正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中.放电时,锂
离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合.锂离子的移动产生
了电流.
化学反应原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题要
多得多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分
子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液,除了保持
稳定,还需要具有良好导电性,减小电池内阻.
虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应,记忆效应的原理是结晶化,在锂
电池中几乎不会产生这种反应.但是,锂离子电池在多次充放后容量仍然会下
降,其原因是复杂而多样的.主要是正负极材料本身的变化,从分子层面来看,
正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞;从化学角度来看,是正负极
材料活性钝化,出现副反应生成稳定的其他化合物.物理上还会出现正极材料
逐渐剥落等情况,总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离
子数目.
过度充电和过度放电,将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏,从分子层面
看,可以直观的理解,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结
构出现塌陷,过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其中
一些锂离子再也无法释放出来.这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控
制电路的原因.
不适合的温度,将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化
合物,所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添
加剂.在电池升温到一定的情况下,复合膜膜孔闭合或电解质变性,电池内阻
增大直到断路,电池不再升温,确保电池充电温度正常.
而深充放能提升锂离子电池的实际容量吗?专家明确地告诉我,这是没有意义