2-20 鋰離子蓄電池的工作原理是怎樣的？

如圖2-13所示為鋰離子蓄電池的工作原理。電池充電時(shí)，正極上鋰原子電離成鋰離子和電子（脫嵌），鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，得到電子，被還原成鋰原子嵌入到碳層的微孔中（插入）；電池放電時(shí)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰原子，失去電子（脫插）成為鋰離子，通過電解液，又運(yùn)動(dòng)回正極（嵌入）；鋰離子蓄電池的充放電過程，也就是鋰離子在正負(fù)極間不斷嵌入和脫嵌的過程，同時(shí)伴隨著等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌。鋰離子數(shù)量越多，充放電容量就越高。

鋰離子蓄電池的正、負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)分別為

LiMO₂Li_1–xMO₂+xLi⁺+xe

nC+xLi⁺+xeLixC_n

總的化學(xué)反應(yīng)為

LiMO₂+nCLi_1–xNO₂+Li_xC_n

式中，M=Co、Ni、Fe、W等。

例如，以LiCoO₂為正極材料、石墨為負(fù)極材料的鋰離子蓄電池，正、負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)分別為

LiCoO₂Li_1–xCoO₂+xLi⁺+xe

6C+xLi⁺+xeLi_xC₆

電池總的化學(xué)反應(yīng)為

LiCoO₂+6CLi_1–xCoO₂+Li_xC₆