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1.2.2 锂离子电池的结构和工作原理 锂离子电池作为一种将电能-化学能相互转化的装置，由三部分构成：电极材料（包括了正极材料和负极材料）、电解液和隔膜。电池主要的储能介质是正负极材料，一般由可以可逆的嵌入和脱出锂离子的化合物构成源Y自Z751W.论~文'网·www.751com.cn。锂盐的载体是电解液，在电池的内部的作用是离子导电，锂离子主要集中于此。正负极材料之间为隔膜，隔膜能够进行离子传输并阻止电子导电，以防止正负极短路[22]。典型的锂离子电池结构图如图 1-1所示[23]。当锂离子电池充电时，锂离子（Li+）会在电池的正极材料中出来进入到锂离子电池的电解液中，通过电池中的隔膜向负极移动，负极有电子，锂离子（Li+）捕获一个电子再嵌入到负极的晶格里面。此时，电池正极因脱出 Li+而处于贫锂态，负极因为嵌入 Li+而处于富锂态， 要求外电路给负极供应电子补充从而确保负极的电荷平衡，因而在电池内部产生正极到负极的电流。电池放电时则过程相反[24]。 在锂离子电池的正常的循环充放电过程中，因为锂离子（Li+）可以在正负极材料上进行可逆的嵌入和脱出，所以电极材料会发生氧化还原反应，于此同时它能把电位维持在一个相对稳定的位置。虽然嵌入和脱出 Li+导致电池材料层之间的间距离发生一定的变化，但是绝大多数情况下，不会影响正、负极材料的晶体结构的变化[25]，所以锂离子电池具有良好的循环稳定性和安全性。