关于锂离子电池充放电的详细过程，你了解吗？

人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力，各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力，其实很多人并不会去了解电子产品的组成，比如锂离子电池充放电。

手机、电动车、电动工具、数码相机、平板电脑、可穿戴设备等快速发展，需要使用锂离子电池的产品和场景也越来越多。数据显示，2018年我国锂电池行业市场规模已达到820亿元。由于锂电池生产厂家在技术上的革新，性能和安全性的提升，人们对锂电池的需求仍会不断增长，预计到2024年，我国锂电池行业市场规模将超过1500亿元。

从微观世界(原子级)来观察电池正负极的结构， 各极活性物质的结晶结构为层叠状，这种结构使锂离 子的嵌入(脱嵌)变得容易。锂离子在分子间作用力 的作用下为固定状态。当对正负极施加电场时，锂离 子只需要较低的能量就能发生迁移，进行嵌入。

当锂离子电池充电时，电池的南极和北极的电势迫使正极的化合物释放锂离子并将其嵌入碳中，碳是一层负极分子。在放电过程中，锂离子从层状碳中分离出来，与阳极化合物重新结合。锂离子的运动引起电流。虽然原理简单，但在实际的工业生产中，要考虑的实际问题要多得多:正极要添加剂来维持充电的活性，而负极要在分子结构层面进行编程来容纳更多的锂离子;填补了电解液之间的正负极，除了稳定性外，还要具有优异的导电性，降低了电池的内阻。

在负极，碳层之间存在锂离子，负极比正极的能 量高。外部存在负载时，负极的锂离子释放电子，向 能量低的正极迁移。从负极脱嵌的锂离子，通过电解液和隔膜小孔向 正极迁移，嵌入层状结构的正极活性物质中。同时， 电子被接收，锂离子被固定而变得稳定。如果过放电，锂离子过多地聚集在正极，会使内 阻增大，电池发热，导致急剧劣化。从图 1 中可见，负载电流(电池容量)几乎是由 可移动的锂离子数量决定的。电子从集流体活性物质 中穿过，到达外部端子。正极的集流体为铝，负极的集流体为铜。这样做 的理由是：在正负极各自的电势下，铝和铜是不会被 锂离子掺杂(渗透)的金属。

尽管锂离子电池行业发展前景较好，制约锂离子电池产业发展的瓶颈不容忽视。如在安全技术瓶颈方面，忽视安全结构设计，热失控现象频发;制造工艺达不到高质量产品要求，电池组一致性问题需完善;成本居高不下，材料核心技术待突破;标准体系缺失，亟待加快制修订工作;市场秩序混乱，企业无序竞争严重;安全监管职责不到位，行业管理作用尚未得到有效发挥;绿色制造，智能制造刚刚起步，需要加快引导。

锂离子电池是由正负极片、粘结剂、电解液和隔膜等组成。在工业上，厂家主要使用钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料和磷酸亚铁锂等作为锂离子电池的正极材料，以天然石墨和人造石墨作为负极活性物质。聚偏氟己稀(PVDF)是一种广泛使用的正极粘结剂，粘度大，具有良好的化学稳定性和物理性能。工业生产的锂离子电池主要采用电解质六氟磷酸锂(LiPF6)和有机溶剂配置的溶液作为电解液，利用有机膜，如多孔状的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等聚合物作为电池的隔膜。锂离子电池被普遍认为是环保无污染的绿色电池，但锂离子电池的回收不当同样会产生污染。锂离子电池虽然不含汞、镉、铅等有毒重金属，但电池的正负极材料、电解液等对环境和人体的影响仍然较大。

本文只能带领大家对锂离子电池充放电有了初步的了解，对大家入门会有一定的帮助，同时需要不断总结，这样才能提高专业技能，也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。