关于电池的正极表面材料分析

为了让锂原子在每次充电时能够均匀有序地分布在负极表面，负极表面需要一层固化的结构来约束(有序化，降低熵值)锂原子的分布。这个设计在很大程度上稀释了电池的能量密度。

正极实际上也有同样的问题，为了让锂离子在每次放电时能够均匀有序地分布在正极表面，正极表面需要一层固化的结构来约束(有序化，降低熵值)锂离子的分布。这个设计在很大程度上稀释了电池的能量密度。

但还不止。

我相信，能看到这里的人，一定有非凡的耐心，你们一定能明白这张图的含义。

这是电池正极材料充放电时结构变化的示意图。这里的M代表金属原子，X代表氧原子。这张图的各种原子的大小比例不要当真。锂离子要比另外两个都小很多。

我们可以看到，MX2们在正极基底上形成了几层很规整(很有序)的结构，放电时，电子在正极(正极)聚集，锂离子向正极移动，穿插进入MX2结构的空隙，从而有序的分布在正极表面。MX2中的金属离子得到电子被还原，从而起到氧化剂的作用。

然而这张图实际上包含了另一个大问题。

大家有没有觉得两边的结构图看上去特别的豆腐渣??就像下面这样??

如果你玩过层层叠这种类型的游戏，估计会知道，总有那么几块积木，看上去无关紧要，但只要一动。。。。就成下面这样子了。

这个结构一旦坍塌，不可能自己恢复的。

怎么办?适可而止，见好就收。套在电池正极这方面来说的话，那就是正极表面必须保持一定量的锂离子来维持结构的完整。这个一定量，一般是50%。

这是为啥前面那个反应式会有一个未知量x。即使是在充满电的状态下，还有近一半的锂离子停留在正极表面。于是能量密度更低了。

题外话：这也是为啥锂电池很怕过度充电，一旦过度充电，阴极的锂离子跑光了，这堆积木就要塌方了。。。