1.2.2 锂电池的组成

锂电池主要由四部分组成：正极材料、负极材料、隔膜和电解液。正极材料为电池提供锂离子，大多为锂化合物，常见的有锰酸锂、钴酸锂和镍钴锰酸锂材料。负极材料主要是石墨，在锂电池中的主要作用是储存锂离子，并在充放电过程中实现锂离子的嵌入和脱嵌。隔膜是一种特殊的复合膜，隔膜常用的材料为单层PP膜、PE膜以及PP/PE/PP三层复合膜。隔膜在锂电池中的作用是阻止电子在正负极之间自由穿梭，但是电解液中的锂离子可以自由通过。电子不能脱离载体单独存在，而隔膜本质为绝缘体，无法包容自由电子，所以不导电。在电池中，元素基本以离子形式存在，离子能够容易地通过隔膜，而电子脱离本身元素后到了新载体（正极材料或负极材料）上面，在与隔膜接触时，隔膜无法吸取电极上面的自由电子，从而阻止了电子的通过。电解液一般由锂盐和有机溶剂组成，具有传导离子的作用。电解液实现锂离子在电池正负极之间的传导，目前使用最广泛的电解液是LiPF₆。图1-1对锂电池的内部结构进行了客观描述，电池内部有锂离子、金属离子、氧离子和碳层。电池的反应通过电池里面的离子移动来完成，而电池的隔膜好像一道屏障，使电池两极分开。

锂电池是目前不可缺少的可携带的电能储存元件，具有很多优点：①燃烧热很高，也就是在单位体积放出的热量很高；②比较环保，符合绿色社会发展要求；③使用寿命长，正常条件下，锂电池可以进行几百次重复充放电的过程，所以锂电池可以被使用的时间很长；④无记忆效应，普通电池在工作的过程中，会使它的容量有所损耗，导致容量越来越少，这就是记忆效应，而这个问题对于锂电池是不存在的。当然锂电池还有很多其他优点，如安全性能好、自放电低、充电快和工作温度范围宽等，因此得到了广泛应用。

图1-1 锂电池结构原理图