锂离子电池的结构及原理详解

锂离子电池的首要组成：

（1）正极活性物质首要指钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂等，导电集流体一般运用厚度在10--20微米的铝箔；

（2）隔膜一种特别的塑料膜，可以让锂离子经过，但却是电子的绝缘体，现在首要有PE和PP两种及其组合。还有一类无机固体隔膜，如氧化铝隔膜涂层就是一种无机固体隔膜，；

（3）负极活性物质首要指石墨、钛酸锂、或近似石墨结构的碳材料，导电集流体一般运用厚度在7-15微米的铜箔；

（4）电解液一般为有机系统，如溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，另有些聚合物电池运用凝胶状电解液；

（5）电池外壳首要分为硬壳（钢壳、铝壳、镀镍铁壳等）和软包（铝塑膜）两种。

当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需求一个电极在组装前处于嵌锂情况，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中安稳的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。

做为负极的材料则选择电位尽可能挨近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、组成石墨、碳纤维、中心相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2＋3x＋5y)/2)等。

电解质选用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂系统。

隔膜选用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜不只熔点较低，并且具有较高的抗穿刺强度，起到了热稳妥效果。

外壳选用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功用。

底子作业原理

当对电池进行充电时，正极的含锂化合物有锂离子脱出，锂离子经过电解液运动到负极。负极的炭材料呈层状结构，它有许多微孔，抵达负极的锂离子嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

当对电池进行放电时（即我们运用电池的进程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

在锂离子电池的充放电进程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动情况。这就像一把摇椅，摇椅的两头为电池的两极，而锂离子就在摇椅两头来回运动。所以锂离子电池又叫摇椅式电池。

充放电机理

锂离子电池的充电进程分为两个阶段：恒流充电阶段和恒压电流递减充电阶段。

锂离子电池过度充放电会对正负极构成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现凹陷，而凹陷会构成充电进程中锂离子无法刺进；过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构，而构成其间部分锂离子再也无法释放出来。

锂离子电池坚持功用最佳的充放电方法为浅充浅放。一般60%DOD是100%DOD条件下循环寿数的2~4倍。