锂离子电池原理

  锂离子电池（英语：Lithium-ion battery）是一种可重复充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池使用一个嵌入的锂化合物作为一个电极材料。目前用作锂离子电池的正极材料主要常见的有：锂钴氧化物（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、镍酸锂（LiNiO2）及磷酸铁锂（LiFePO4）。该领域的重要进展是约翰·古迪纳夫，斯坦利·惠廷厄姆，拉奇德·雅扎米和吉野彰于1970年代开始并发展到1980年代，1991年，Sony和Asahi Kasei达成了商业化的共识。古迪纳夫、惠廷厄姆和吉野彰因开发锂离子电池而获得了2019年诺贝尔化学奖。

  这些锂离子电池与其衍生产品是在消费电子领域常见的。它们是便携式电子设备中可充电电池最普遍的类型之一，具有高能量密度，无记忆效应，在不使用时只有缓慢电荷损失等特点。除了消费类电子产品，越来越进步的锂离子电池也越来越普及，可用于军事，纯电动汽车和航空航天。例如，磷酸锂铁电池正在成为铅酸蓄电池的一种常见的替代蓄电池，在历史上铅酸蓄电池用于高尔夫球车和多用途车，但这种高效的新型电池已经能够突破旧有锂电池与铅酸电池的各种缺点，达成全面替代的目标。

  原理：电池由阳极、阴极、隔膜、电解质和两个集电器（正极和负极）组成。阳极和阴极储存锂。电解质通过隔膜将带正电的锂离子从阳极携带到阴极，反之亦然。锂离子的运动在阳极中产生自由电子，从而在正极集流体上产生电荷。然后电流从集电器流经正在供电的设备（手机、计算机等）到负集电器。隔板阻止电池内的电子流动。

  充电/放电：当电池放电并提供电流时，阳极将锂离子释放到阴极，从而产生从一侧到另一侧的电子流。当插入设备时，会发生相反的情况：锂离子由阴极释放并由阳极接收。

  此外，锂离子电池容易与下面两种电池混淆：

  锂电池（Lithium battery）：虽然常常用作为锂离子电池的简称，但严格意义的锂电池是锂原电池，内含纯态的锂金属，为一次性使用、不可充电。

  锂离子聚合物电池（Lithium-ion polymer batteries，也常称为“锂聚合物电池”）：大致上其实也是锂离子电池，是普通锂离子电池的改良，利用胶态或固态聚合物取代液态有机溶剂的可充电锂离子电池，其安全性较好不会爆炸，且可以塑造各种不同形状的电芯，成为了现在的主流形式电池。