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鋰離子二次電池是一種廣泛應(yīng)用于可充電設(shè)備中的電池技術(shù)，具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。它由鋰離子在正負(fù)極之間的遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程。本文將以工作原理和電極反應(yīng)式為重點(diǎn)，介紹鋰離子二次電池的原理和關(guān)鍵反應(yīng)。
1.鋰離子二次電池的工作原理
鋰離子二次電池的工作原理基于正負(fù)極材料中鋰離子的嵌入和脫出過(guò)程。電池的正極通常由鋰離子化合物（如LiCoO2）構(gòu)成，負(fù)極則采用碳材料（如石墨）。在充電狀態(tài)下，鋰離子從正極通過(guò)電解液中的離子傳導(dǎo)劑（通常是有機(jī)溶劑）遷移到負(fù)極，并在負(fù)極的碳材料中嵌入。同時(shí)，電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，形成鋰離子并釋放電子。在放電狀態(tài)下，鋰離子從負(fù)極脫出并回到正極，完成電池的放電過(guò)程。
2.鋰離子二次電池電極反應(yīng)式
2.1 正極反應(yīng)式：
LiCoO2 ? Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
在充電過(guò)程中，鋰離子由正極的LiCoO2嵌入到Li1-xCoO2中，并釋放出x個(gè)鋰離子和xe-個(gè)電子。反應(yīng)式的箭頭表示可逆反應(yīng)，表明鋰離子的嵌入/脫出是可逆的。
2.2 負(fù)極反應(yīng)式：
xLi+ + xe- + C6 ? LixC6
負(fù)極由石墨等碳材料構(gòu)成，在充電狀態(tài)下，鋰離子和電子結(jié)合于碳材料中形成LixC6化合物。而在放電狀態(tài)下，鋰離子從LixC6中脫出并回到負(fù)極。
這兩個(gè)反應(yīng)式描述了鋰離子在正負(fù)極之間的遷移和嵌入/脫出過(guò)程，使鋰離子二次電池可以進(jìn)行可靠的充放電循環(huán)。
鋰離子二次電池的工作原理和電極反應(yīng)式為其在可充電設(shè)備中的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。通過(guò)精心設(shè)計(jì)正負(fù)極材料和電解液，優(yōu)化電池的性能和循環(huán)壽命，鋰離子二次電池已成為移動(dòng)電話、筆記本電腦、電動(dòng)車(chē)等設(shè)備的常用電源。不斷的研發(fā)和改進(jìn)也為其在能源儲(chǔ)存領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更多可能性。
