電池的基本原理：正極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子;負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子。電子經(jīng)過負(fù)載，由負(fù)極流向正極，形成方向從正極到負(fù)極的電流。

1個(gè)(+1)價(jià)鋰離子<------(1-x)個(gè)(+1/(1-x))價(jià)鋰離子+x個(gè)(+1)價(jià)鋰離子+x個(gè)電子

令x=0.5，得：

1個(gè)(+1)價(jià)鋰離子<------0.5個(gè)(+2)價(jià)鋰離子+0.5個(gè)(+1)價(jià)鋰離子+0.5個(gè)電子

兩邊乘以2，得：

2個(gè)(+1)價(jià)鋰離子<------1個(gè)(+2)價(jià)鋰離子+1個(gè)(+1)價(jià)鋰離子+1個(gè)電子

再簡(jiǎn)化：

1個(gè)(+1)價(jià)鋰離子<------1個(gè)(+2)價(jià)鋰離子+1個(gè)電子

這個(gè)公式其實(shí)是描述整體反應(yīng)，而不是描述單個(gè)個(gè)體反應(yīng)的。用簡(jiǎn)單的話來說就是：

正極的(+1/(1-x))價(jià)(其中，0

負(fù)極的鋰原子失去電子，被氧化為(+1)價(jià)鋰離子，電子從負(fù)極流入負(fù)載回路，鋰離子通過電解質(zhì)流向正極;

又回到電池基本原理了吧。正極的核心是(+1/(1-x))價(jià)鋰離子，負(fù)極核心是鋰原子，兩者反應(yīng)生成(+1)價(jià)鋰原子，氧化還原反應(yīng)中的電子流動(dòng)形成電流。

在現(xiàn)實(shí)中制作電池時(shí)，總要物質(zhì)來承載正極的鋰離子和負(fù)極的鋰原子，就好像貨物總是要貨架的。那么鋰離子的貨架就是鈷酸根離子，與鋰離子共同構(gòu)成正極;負(fù)極的鋰原子則由帶孔石墨等材料構(gòu)成，不至于反應(yīng)后，把負(fù)極反應(yīng)沒了。正極和負(fù)極之間是電解質(zhì)和隔膜，既用于鋰離子流動(dòng)，也用于隔離正負(fù)極，防止內(nèi)部短路。

為何要講鋰離子電池的基本工作原理和結(jié)構(gòu)?后面談鋰離子電池充電、放電截至電壓和過充、過放的危害時(shí)會(huì)用到。

鋰離子電池特性

用戶最關(guān)心的鋰離子電池的特性是電容量，比如常說的2000mAh，指的是在鋰離子電池在正常工作情況下所能放出的電荷數(shù)。我們看一份鋰離子電池的規(guī)格說明書：

這塊電池比較重要的幾個(gè)參數(shù)：

容量：2500mAh

充電截止電壓：4.2V

放電截止電壓：2.5V

最大充電電流：4000mA

最大放電電流：20000mA

總之都是圍繞電池容量和充放電來考慮的。電池容量取決于負(fù)極能放出多少電子以及正極能吸收多少電子。

為何會(huì)有充電截止電壓呢，換句話來說，過壓充電后會(huì)有什么問題?在前面描述鋰離子電池結(jié)構(gòu)時(shí)提到，負(fù)極是由石墨和鋰原子組成的，其實(shí)鋰并不是以原子形態(tài)存在的，而是以鋰離子形態(tài)和石墨共存的。過壓充電后，鋰離子會(huì)析出為晶體狀鋰，無法參與充放電，導(dǎo)致電池容量減少。

為何會(huì)有放電截至電壓呢，換句話說，放電過度后會(huì)有什么問題?過度放電后，負(fù)極中的鋰離子大量流向正極，導(dǎo)致石墨空虛，部分區(qū)域發(fā)生坍塌，無法再存放鋰離子，也會(huì)導(dǎo)致電池容量減少。

具體到一個(gè)鋰離子電池，它的容量在不同放電電流和溫度下也是不同的，且隨充放電周期數(shù)增多而減少。