1.2.2 鋰電池的組成

鋰電池主要由四部分組成：正極材料、負極材料、隔膜和電解液。正極材料為電池提供鋰離子，大多為鋰化合物，常見的有錳酸鋰、鈷酸鋰和鎳鈷錳酸鋰材料。負極材料主要是石墨，在鋰電池中的主要作用是儲存鋰離子，并在充放電過程中實現鋰離子的嵌入和脫嵌。隔膜是一種特殊的復合膜，隔膜常用的材料為單層PP膜、PE膜以及PP/PE/PP三層復合膜。隔膜在鋰電池中的作用是阻止電子在正負極之間自由穿梭，但是電解液中的鋰離子可以自由通過。電子不能脫離載體單獨存在，而隔膜本質為絕緣體，無法包容自由電子，所以不導電。在電池中，元素基本以離子形式存在，離子能夠容易地通過隔膜，而電子脫離本身元素后到了新載體（正極材料或負極材料）上面，在與隔膜接觸時，隔膜無法吸取電極上面的自由電子，從而阻止了電子的通過。電解液一般由鋰鹽和有機溶劑組成，具有傳導離子的作用。電解液實現鋰離子在電池正負極之間的傳導，目前使用最廣泛的電解液是LiPF₆。圖1-1對鋰電池的內部結構進行了客觀描述，電池內部有鋰離子、金屬離子、氧離子和碳層。電池的反應通過電池里面的離子移動來完成，而電池的隔膜好像一道屏障，使電池兩極分開。

鋰電池是目前不可缺少的可攜帶的電能儲存元件，具有很多優點：①燃燒熱很高，也就是在單位體積放出的熱量很高；②比較環保，符合綠色社會發展要求；③使用壽命長，正常條件下，鋰電池可以進行幾百次重復充放電的過程，所以鋰電池可以被使用的時間很長；④無記憶效應，普通電池在工作的過程中，會使它的容量有所損耗，導致容量越來越少，這就是記憶效應，而這個問題對于鋰電池是不存在的。當然鋰電池還有很多其他優點，如安全性能好、自放電低、充電快和工作溫度范圍寬等，因此得到了廣泛應用。

圖1-1 鋰電池結構原理圖