锂离子电池反应

一：锂离子电池的工作原理

作用机理锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。一般锂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需要时间。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。使用（放电）注意事项对电池来说，正常使用就是放电的过程。锂电池放电需要注意几点：第一，放电电流不能过大，过大的电流导致电池内部发热，有可能会造成永久性的损害。在手机上，这个倒是没有问题的，可以不考虑。从右图上可以看出，电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降更快。第二，绝对不能过放电！锂电池内部存储电能是靠电化学一种可逆的化学变化实现的，过度的放电会导致这种化学变化有不可逆的反应发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电电压低于2.7V，将可能导致电池报废。好在手机电池内部都已经装了保护电路，电压还没低到损坏电池的程度，保护电路就会起作用，停止放电。

二：锂电池的电极反应式

1、 银锌电池：

负 极：Zn + 2OH- - 2e- ZnO + H2O

正 极：Ag2O + H2O + 2e-2Ag + 2OH-

总反应：Zn + Ag2O 2Ag + ZnO

2、 Ag2SAl电池：负 极：2Al -6e- 2Al3+

正 极：3Ag2S + 6e- 6Ag + 3S2-

总反应：3 Ag2S +2Al + 6H2O6Ag + 2Al(OH)3↓+ 3H2S↑

3、NiCd电池： 负 极：Cd + 2OH- - 2e-Cd(OH)2

正 极：2NiO(OH) + 2H2O + 2e-2Ni(OH)2 + 2OH-

总反应：Cd +2 NiO(OH) + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2

4、铅蓄电池：

负 极：Pb + SO42- -2e-PbSO4

正 极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O

总反应：Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O

5、干电池：

负 极：Zn - 2e-Zn2+

正 极：2NH4+ + 2e-2NH3 + H2

总反应：Zn + 2NH4ClZnCl2 + 2 NH3 + H2

6、锂电池：

负 极：Li -e-Li+

正 极：MnO2 + e-MnO2-

总反应：Li + MnO2LiMnO2

7、氢氧电池：

负 极：2H2 - 4e-4H+

正 极：O2 + 4H+ + 4e-2H2O

总反应：2H2 + O22H2O

8、甲烷电池：

负 极：CH4 + 10OH- -8e-CO32- + 7H2O

正 极：4H2O + 2O2 + 8e-8OH-

总反应：CH4 +2 KOH + 2O2K2CO3 + 3H2O

9、乙烷电池：

负 极：2C2H6 + 36OH- - 28e-4CO32- + 24H2O

正 极：14H2O + 7O2 + 28e-28OH-

总反应：2C2H6 + 8KOH +7O24K2CO3 + 10H2O

10、FeNi电池： 负 极：Fe + 2OH- - 2e-Fe(OH)2

正 极：NiO2 + 2H2O + 2e-Ni(OH)2 + 2OH-

总反应：Fe + NiO2 + 2H2OFe(OH)2 + Ni(OH)2

11、海水电池：

负 极：4Al - 12e-4Al3+

正 极：3O2 + 6H2O + 12e-12OH-

总反应：4Al + 6H2O + 3O24Al(OH)3

12、熔融盐电池：

负 极：2CO + 2CO32- - 4e-4CO2

正 极：O2 +2CO2 + 4e-2CO32-

总反应：2CO + O22CO2

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三：为什么说锂离子电池的工作原理不是氧化还原反应

锂离子电池的结构与工作原理

锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。

◎当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。

◎做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4~0.6，y=0.6~0.4，z=(2 +3x+5y)/2)等。

◎电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂(EC)、丙烯碳酸脂(PC)和低粘度二乙基碳酸脂(DEC)等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。

◎隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。

◎外壳采用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功能。

二、锂离子电池的种类

根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。

液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2，负极使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。

它们的主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。

由于聚合物锂离子电池使用了胶体电解质不会象液体电液泄露，所以装配很容易，使得整体电池很轻、很薄。也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量;聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50%以上。此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。