锂离子电池的结构和工作原理是什么？

锂离子电池的结构

锂离子电池在结构上重要有五大块：正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线。

目前较为常用的锂离子电池材料有钴酸锂、镍酸锂以及锰酸锂。用得最多的材料是钴酸锂，循环性能好，制造也方便，缺点是钴化合物价格较贵。镍酸锂的因为性质不稳定，制造困难，通常用得较多的是钴酸锂掺杂镍的化合物，又称镍钴酸锂。锰酸锂也是非常好的材料，在高温下锰酸锂的衰减比较快等诸多原因，目前应用多数还停留在实验室阶段。

锂离子电池的结构重要分卷绕式和层叠式两大类。液态锂离子电池采用卷绕结构，聚合物锂离子电池则两种都有。卷绕式将正极膜片、隔膜、负极膜片依次放好，卷绕成圆柱形或扁柱形，重要以SANYO、TOSHIBA、SONY、ATL为代表。层叠式则将正极、隔膜、负极、隔膜、正极这样的方式多层堆叠。将所有正极焊接在一起引出，负极也焊成一起引出，重要以ATL为代表。

锂离子电池工作原理

1、充电时

在电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出，经过电解质，嵌入到负极晶格中。

充电开始时，应先检测待充电电池的电压，假如电压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，一般选0.05C左右。电压升到3V后，进入标准充电过程。标准充电过程为：以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为4.20V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。

一般锂离子电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应要时间。就跟倒啤酒相同，倒太快的话会出现泡沫，反而不满。

术语解释：充放电电流一般用C作参照，C是对应电池容量的数值。电池容量一般用Ah、mAh表示，如M8的电池容量1200mAh，对应的C就是1200mA。0.2C就等于240mA。

一文解析锂离子电池工作原理及应用

2、放电时

过程正好相反锂离子返回正极，电子通过用电器由外电路到达正极与锂离子复合。

从典型放电曲线图上可以看出，电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降更快。