锂电池的工作原理动态图（科普篇锂电池工作原理）

截止2022年9月份，我国新能源汽车渗透率已经达到了30%；越来越多的普通家庭开始驾驶上绿牌新能源汽车；其中绝大多数汽车使用的为锂离子动力电池。锂离子电池与其他大多数原电池一样，分为正极和负极及中间隔膜层，在充放电过程中，通过带正电荷的金属离子和电子的移动，达到对外充电和放电的过程，也称为摇椅式电池。

工作原理

锂电池主要分为正极、负极和中间隔膜；

目前主流正极材料为磷酸铁锂、三元锂、钴酸锂、锰酸锂等材料，以上均为含锂离子的化合物，这也是为什么称为锂离子电池的原因

负极材料分为碳材料和非碳材料；目前我国主要还是使用石墨作为负极材料使用。

在充放电时，带正电的锂离子在正负极定向移动，同时在外电路中带负电的电子也朝着同一方向移动，即形成了我们所能看到的充放电过程。如下图所示。

充电过程

在充电时，外电路电源给电池正极充电，此时正极上的电子e 通过外部电路跑到负极上，正锂离子Li 从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。

正极上发生的反应为：

LiMO2→Li(1－x)MO2＋ xLi ＋xe-（电子）

负极上发生的反应为：

6C＋xLi ＋xe-（电子）→ LixC6

具体如下动图所示

在未充电情况下，锂离子是嵌套在正极材料的层间结构当中

在充电过程中，锂离子会从正极的层间结构中脱嵌出来，

锂离子从正极中脱嵌出来后，通过SEI膜和隔膜，进入到负极石墨中进行镶嵌

锂离子在充电的过程中一直重复这个过程，直至充电完成

放电过程

放电过程与充电过程相反，如果外电路电势比电池电势低，电池就会对外进行放电，其中电子还是通过外电路回到正极材料中，镶嵌在石墨中的锂离子则会从石墨中跳脱出来，穿过隔膜回到正极材料中；具体反应如下：

正极上发生的反应为：

Li(1－x)MO2＋ xLi ＋xe-（电子）→LiMO2

负极上发生的反应为：

LixC6 → 6C＋xLi ＋xe-

放电过程，负极的电子会通过外电路到达正极，

同时镶嵌在负极中的锂离子也会脱嵌出来，通过隔膜回到正极材料当中。

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