锂离子电池的工作原理与结构是什么

锂离子电池是一种广泛应用在手机和笔记本电脑等电子设备中的高性能电池。它主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来实现充放电过程。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间进行嵌入和脱嵌，同时伴随与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌。充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池的充放电过程被形象地称为“摇椅电池”。当对电池进行充电时，正极上有锂离子生成，这些锂离子通过电解液运动到负极。负极的碳层有很多微孔，锂离子就嵌入到这些微孔中。嵌入的锂离子越多，充电容量越高。放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。

锂离子电池的充放电过程中，需要注意的是放电电流不能过大，过大的电流会导致电池内部发热，可能造成永久性损害。此外，绝对不能过放电，因为一旦电压低于2.7V，电池可能会报废。好在手机电池内部已经装有保护电路，当电压降到损坏电池的程度时，保护电路会停止放电。

锂离子电池的结构包括正极、负极、电解液和外壳五金件。正极材料在锂电池中市场容量最大，成本占比较大，通常采用钴酸锂、锰酸锂等材料。负极材料占锂电成本比例较低，主要有碳负极材料和非碳负极材料，其中碳负极材料被广泛采用。隔膜材料主要以聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃类隔膜，其中PE产品主要由湿法工艺制得，PP产品主要由干法工艺制得。电解液是锂离子电池的重要组成部分，重点在于高安全性、高环境适应性。锂离子电池的制造工艺流程涉及多个步骤，包括材料制备、电芯组装、电解液注入、化成和测试等。

总之，锂离子电池以其高性能、广泛应用和独特的充放电机制而备受瞩目。通过优化电池结构和材料，可以进一步提高其性能，使其更好地满足未来电子设备和电动汽车的需求。