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1.2 锂离子电池工作原理
锂离子电池是一种化学能与电能相互转化装置，其结构是一个锂离子浓差电池[6]。它的构成有正极材料、负极材料、隔膜和电解液等。正极材料和负极材料由不同的可供锂离子自由脱嵌的活性材料充当，它们是锂离子电池主要的储能物质。正极材料目前市场上都是由金属氧化物组成，最主要的有钴酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂等。负极材料一般有碳负极材料和纳米级负极材料等。隔膜是一种能自由通过离子但却不能通过电子的特殊高分子膜，一般为聚丙烯微孔膜或者玻璃纤维，它们位于正负极材料之间，能够进行离子传输并阻止电子导电，防止正负极短路。电解液是锂盐的主要载体，在电池内部起离子导电的作用，锂离子主要集中于此，目前市场上用的较多的电解液多数为混合溶剂，如EC-DMC和PC-DMC。
当电池充电时，正极发生氧化反应，Li+从正极脱嵌，经过电解质溶液和隔膜嵌入负极材料中，而正极材料由于Li+的迁移而出现贫锂状态，此时正极相应的电子则通过外电路由正极到负极以维持电极电势的平衡。负极则发生还原反应，由正极过来的Li+嵌入到负极材料中，放电时则相反，如此多次便为锂离子电池的循环充放电。锂离子在正负极之间移动导致电池的储能和放电，而电子移动则保证了电路的电位平衡。Li+的嵌入和脱出会引起电池正负极材料空间结构的微量变形，在大多数情况下这种变形不会影响到材料的结构，所以锂离子电池有良好的循环稳定性和安全性[6]。正负极材料的电位差直接决定了锂离子电池的工作电位，但影响锂离子电池的物理性能和电化学性能的还有电解液，隔膜，使用温度等多种因素