锂离子电池的工作原理是什么？锂离子电池的工作原理及特点

锂离子电池是到目前为止发展成熟最早的高能量密度电池之一，它是由一个带有共价锂负极、还原性离子溶剂电解液及配合型正极材料构成的固态电池。锂离子电池在安全性、重量轻、体积小、环境友好、抗温度性能卓越等特点上胜过其它种类电池，被广泛地应用在电动工具、汽车、家用电器、手提式计算机、智能手机等设备中。本文将从锂离子电池的电池原理、耗散行为以及改进的正极材料等方面阐述锂离子电池的工作原理及特点。



一、锂离子电池的电池原理

锂离子电池的电池原理是在使用过程中除去锂离子的还原反应的放电反应。它的正极可以用含有可还原的锂盐的正极材料，如碳基正极、金属氧化物正极或聚合物正极，而负极料则是共价锂材料，如碳或金属共价锂。在放电过程中，共价锂离子在电极材料中将其中的锂离子取出，以及电极材料中非共价锂离子和正极材料释放出来的电子，以及离子溶液中形成的氧化还原反应，使锂离子在两个电极之间流动，从而产生电能。完成一次电化学反应后，锂离子被电极材料吸收，两个电极电位恢复到起始状态，电池返回原始充电模式，使锂离子经电解液从正极经过电极间到负极，使电池重新充电，从而完成一个电池的充放电循环。

二、锂离子电池的耗散行为

锂离子电池的耗散行为是电池的负极和正极的电压和温度的变化而发生的。由于介质的性质，锂离子电池容易受温度的影响，而电池里的正极离子溶液的温度随着电池的放电，温度会增加，而随温度的上升，正极的电压也有变化。由于锂离子电池的负极和正极材料的膨胀不均，会使得负极和正极极形发生变化，同时影响电池的电压和容量损失，因此锂离子电池要求温度控制在一定的范围内，同时要用到感应电路，减少因膨胀以及收缩的影响。其实，温度的变化不仅影响锂离子电池的耗散行为，也会影响电池的容量，厚度，重复率，体积，总电阻，电压系数等特性。

三、锂离子电池的改进

由于锂离子电池的负极和正极材料的特点，仅靠其材料本身难以改善其特性，为了改进锂离子电池，往往只能调整材料细节，比如改变其结构或形状，改变正极材料中的粒度成分等。此外，为了有效率的改善锂离子电池的性能，有时会采取添加催化剂的方式来提高其对电极材料的利用率，也会适当添加碳基复合材料，可以提高电极材料的膨胀性，使得锂离子电池可以更多的可以暂时休眠，以延长使电池的使用

锂离子电池（Lithium-ion battery）是当今发展最为迅速的一种电池技术，它在电动汽车、无人机、可穿戴设备等领域有得到广泛的应用，它的安全性、效率以及体积轻、价格适中等特点使它成为可持续经济发展用电系统的一种理想选择。本文旨在通过介绍锂离子电池的工作原理以及特点，来让读者清楚有关锂离子电池的工作原理和应用技术。

一、锂离子电池工作原理


锂离子电池的工作原理与普通电池有所不同，其首要特点为以可再循环充电的方式实现能量转换。具体而言，两个金属片（内外极）之间有一层膜作为过渡，将两个金属片分成内外两部分，这层膜是锂离子电池的基本结构，由此可知它是一种可再循环充电类电池。锂离子电池具有可以掹通正负极电流、快速充电，容量可恢复、寿命长，体积小，效率高等特点。

可再循环充电的方式实现能量转换的过程也很容易理解，首先将外加的能量通过外加的电源送入到锂离子电池中，输入的电能通过锂离子电池通往活性元素中，从而使得内部负电荷离子运动，实现电能转换，从而产生电能。当电能耗尽时，再将外加的能量重新输入，今此循环往复，随着输入的能量越多，锂离子电池的电量也越多。


二、锂离子电池特点

1、安全性

与镍氢电池、三元锂离子电池相比，锂离子电池的安全性更高，其内部的几层膜可以保护内部活性物质不会外溢泄露，具备更高的安全级别和可靠性。

2、效率

锂离子电池具备非常高的能量密度，可以使得一千多毫安可以存储达到1500毫安，从而节约更多的空间，充电效率也高达95%以上，可以节约更多的充电时间。

3、体积轻

锂离子电池具有体积轻特点，可以使得电路板和电子元件易于安装和维护，其小巧的大小可以完全匹配手机、MP3等小型的消费电子产品，从而显著减少产品的体积。

4、价格适中

锂离子电池的价格相比普通电池电池价格更经济，而且还具有很高的性价比，可以满足用户的使用要求，大大降低了省电器的成本。

三、结论

综上所述，锂离子电池的工作原理及特点为可再循环充电的方式实现能量转换，具有安全性、效率、体积轻以及价格适中等特点，是当今发展最为迅速的一种电池技术，它在电动汽车、无人机、可穿戴设备等领域有得到广泛的应用。