简述锂离子电池基本工作原理和结构

电池的基本原理：正极发生还原反应，得电子;负极发生氧化反应，失电子。电子经过负载，由负极流向正极，形成方向从正极到负极的电流。

1个(+1)价锂离子<------(1-x)个(+1/(1-x))价锂离子+x个(+1)价锂离子+x个电子

令x=0.5，得：

1个(+1)价锂离子<------0.5个(+2)价锂离子+0.5个(+1)价锂离子+0.5个电子

两边乘以2，得：

2个(+1)价锂离子<------1个(+2)价锂离子+1个(+1)价锂离子+1个电子

再简化：

1个(+1)价锂离子<------1个(+2)价锂离子+1个电子

这个公式其实是描述整体反应，而不是描述单个个体反应的。用简单的话来说就是：

正极的(+1/(1-x))价(其中，0

负极的锂原子失去电子，被氧化为(+1)价锂离子，电子从负极流入负载回路，锂离子通过电解质流向正极;

又回到电池基本原理了吧。正极的核心是(+1/(1-x))价锂离子，负极核心是锂原子，两者反应生成(+1)价锂原子，氧化还原反应中的电子流动形成电流。

在现实中制作电池时，总要物质来承载正极的锂离子和负极的锂原子，就好像货物总是要货架的。那么锂离子的货架就是钴酸根离子，与锂离子共同构成正极;负极的锂原子则由带孔石墨等材料构成，不至于反应后，把负极反应没了。正极和负极之间是电解质和隔膜，既用于锂离子流动，也用于隔离正负极，防止内部短路。

为何要讲锂离子电池的基本工作原理和结构?后面谈锂离子电池充电、放电截至电压和过充、过放的危害时会用到。

锂离子电池特性

用户最关心的锂离子电池的特性是电容量，比如常说的2000mAh，指的是在锂离子电池在正常工作情况下所能放出的电荷数。我们看一份锂离子电池的规格说明书：

这块电池比较重要的几个参数：

容量：2500mAh

充电截止电压：4.2V

放电截止电压：2.5V

最大充电电流：4000mA

最大放电电流：20000mA

总之都是围绕电池容量和充放电来考虑的。电池容量取决于负极能放出多少电子以及正极能吸收多少电子。

为何会有充电截止电压呢，换句话来说，过压充电后会有什么问题?在前面描述锂离子电池结构时提到，负极是由石墨和锂原子组成的，其实锂并不是以原子形态存在的，而是以锂离子形态和石墨共存的。过压充电后，锂离子会析出为晶体状锂，无法参与充放电，导致电池容量减少。

为何会有放电截至电压呢，换句话说，放电过度后会有什么问题?过度放电后，负极中的锂离子大量流向正极，导致石墨空虚，部分区域发生坍塌，无法再存放锂离子，也会导致电池容量减少。

具体到一个锂离子电池，它的容量在不同放电电流和温度下也是不同的，且随充放电周期数增多而减少。