鋰離子電池廠家解讀鋰電工作原理和鋰離子電池氧化還原反應(yīng)。鋰離子電池是指分別用二個(gè)能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。人們將這種靠鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來(lái)完成電池充放電工作的，獨(dú)特機(jī)理的鋰離子電池形象地稱為“搖椅式電池”，俗稱“鋰電”。下面由鋰離子電池廠家解讀鋰電工作原理和鋰離子電池氧化還原反應(yīng)。

鋰電工作原理

鋰離子電池的充放電不是通過(guò)傳統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移，而是通過(guò)鋰離子在層壯物質(zhì)的晶體中的出入，發(fā)生能量變化。在正常充放電情況下，鋰離子的出入一般只引起層間距的變化，而不會(huì)引起晶體結(jié)構(gòu)的破壞，因此從充放電反映來(lái)講鋰離子電池是一種理想的可逆電池。

鋰離子電池是一種充電電池重要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作，在充放電過(guò)程中Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反，一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。

鋰離子電池在傳統(tǒng)領(lǐng)域重要應(yīng)用于數(shù)碼產(chǎn)品，在新能源長(zhǎng)足發(fā)展的今天普遍應(yīng)用于動(dòng)力鋰電池、儲(chǔ)能領(lǐng)域。鋰離子電池技術(shù)本身并不怎么高深莫測(cè)，基本原理就是氧化還原反應(yīng)，但能量載體們涉及到的具體化學(xué)過(guò)程千變?nèi)f化。具體到實(shí)際應(yīng)用中涉及到材料學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理、表面、界面、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、工程機(jī)械加工、電子電路技術(shù)等交織在一起的諸多問(wèn)題。

鋰離子電池氧化還原反應(yīng)

由于負(fù)極可利用硬碳，與鋰離子充電電池研究相同，探索可實(shí)現(xiàn)高容量化正極材料的開(kāi)發(fā)也日益活躍。最近備受關(guān)注的是，可實(shí)現(xiàn)高容量化、且不同于鋰離子充電電池的正極材料。其中之一就是可利用鐵的3價(jià)和4價(jià)氧化還元反應(yīng)。鋰離子充電電池不會(huì)發(fā)生鐵氧化還原反應(yīng)，只能利用鎳、錳和鈷等過(guò)渡元素的氧化還原反應(yīng)。

鋰離子電池在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程正負(fù)極都和鋰離子反應(yīng)，具體就是鋰離子從正極材料里面脫出進(jìn)入電解液，電解液里的鋰離子又與負(fù)極的石墨反應(yīng)進(jìn)入石墨的層狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)然充滿電的時(shí)候負(fù)極的石墨因?yàn)殇囯x子的進(jìn)入會(huì)有體積的膨脹。

綜上所述鋰離子電池的反應(yīng)可以看作是正極的鋰離子脫出進(jìn)入石墨也就是負(fù)極材料的過(guò)程，而放電的時(shí)候是鋰離子從石墨負(fù)極脫出回到正極的過(guò)程，所以充放電就是鋰離子在正負(fù)極之間轉(zhuǎn)移，故鋰離子又稱作搖椅式電池，比喻鋰離子在正負(fù)極里面搖擺來(lái)回。

這就要一個(gè)電極在組裝前處于嵌鋰狀態(tài)，一般選擇相對(duì)鋰而言電位大于3V且在空氣中穩(wěn)定的嵌鋰過(guò)渡金屬氧化物做正極。做為負(fù)極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物。理論上一些可以與鋰組成合金系統(tǒng)的金屬或類金屬都可作為鋰離子電池負(fù)極材料，這些負(fù)極材料統(tǒng)稱為合金負(fù)極材料，合金類材料Si，Sn，Ge等發(fā)與鋰發(fā)生的合金過(guò)程的確算氧化還原反應(yīng)。

以上就是鋰電工作原理和鋰離子電池氧化還原反應(yīng)。其實(shí)鋰離子電池是一個(gè)很復(fù)雜的體系，很多人在做上面的研究，鋰離子電池里的氧化還原反應(yīng)其實(shí)還包括一個(gè)很復(fù)雜的內(nèi)容叫做SEI膜，現(xiàn)在國(guó)際上沒(méi)有明確的共識(shí)它是怎么樣形成的，但這個(gè)東西又是鋰離子電池里面很重要的內(nèi)容。