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我們都知道锂離子電池每天為人們的生活供電。從筆記本電腦和手機到混合動力車和電動汽車，這項技術因其重量輕、能量密度高、充電能力強而越來越受歡迎。那麼你有沒有注意它是如何工作的呢？

锂離子電池已經成為我們移動文化的重要組成部分。它們為我們社會使用的大部分技術提供動力。我們今天就來“拆解”它，看看它到底是怎麼工作的？

锂離子電池的部件是什麼？

電池由幾個相互連接的獨立電池組成。每個電池包含三個主要部分：正極（陰極）、負極（陽極）和液體電解質。

就像用于鐘表和電視遙控器的堿性幹電池一樣，锂離子電池通過離子的運動提供能量。然而锂的元素形态非常活潑，這就是锂離子電池不使用元素锂的原因。相反，锂離子電池通常含有锂金屬的氧化物，如锂钴氧化物（LiCoO2），提供了锂離子。锂金屬氧化物用于陰極，锂碳化合物用于陽極。使用這些材料是因為它們允許插層。插層的意思是分子能夠插入一些東西。在這種情況下，電極能夠讓锂離子很容易地進出它們的結構。

那麼锂離子電池的化學成分是什麼？

锂離子電池内部發生氧化還原反應。

還原發生在陰極。在那裡，钴氧化物與锂離子結合形成锂钴氧化物（LiCoO2）。

氧化發生在陽極上。在那裡，石墨層間化合物LiC6形成石墨（C6）和锂離子。

下面是總反應（從左到右=放電，從右到左=充電）：

LiC6 CoO2⇄C6 LiCoO2

锂離子電池如何充電？

當手機中的锂離子電池為其供電時，帶正電荷的锂離子（Li ）會從負極移動到正極。它們通過移動電解液直到到達正極。在那裡，它們被沉積了。另一方面，電子從陽極移動到陰極。

當你給锂離子電池充電時，會發生完全相反的過程。锂離子從陰極移回陽極。電子從陽極移動到陰極。

锂離子電池充電時會發生什麼

隻要锂離子從一個電極長途跋涉到另一個電極，就會有恒定的電子流。這将提供能量來保持設備運行。由于這個循環可以重複數百次，這種電池是可充電的。

你知道嗎？有時锂離子電池被人們稱為“搖椅電池”，這是因為锂離子在電極之間來回擺動。

是什麼讓锂離子電池适合移動技術？

锂離子電池的充電密度是同類系統中最高的。這意味着它們可以給你一噸的能量而不會很重。

有兩個原因。首先，锂是最正電的元素。電正性是測量一種元素如何容易地提供電子來産生正離子的方法。換句話說，它是衡量一種元素産生能量的難易程度。锂很容易失去電子。這意味着它可以很容易地産生大量的能量。

锂也是所有金屬中最輕的。正如我上邊說到的，插層材料被用作锂離子電池的電極，而不是實際的锂金屬。這些電池的重量比其他使用鉛或鎳等金屬的電池要輕得多。

使用锂離子電池有風險嗎？

它們會很快磨損。一個典型的锂離子電池在需要更換之前可以使用2-3年。锂離子電池的生産和處理對環境也有很大的影響，所以這些電池的壽命越長越好。

锂是非常活潑的。當制造商生産锂離子電池時，他們必須采取一定的預防措施，以确保電池的安全使用。然而，你可能聽說過一些電子産品，比如筆記本電腦或手機，因為電池而起火。出于安全考慮，锂離子電池包括一個分離器。這樣可以防止電池的電極相互接觸。但是如果這個分離器被撕裂或損壞，電極可能會碰到。就會導緻大量的熱量積聚。如果熱量積聚産生火花，高度易燃的電解液就會着火。

一旦有火焰出現，他們可以迅速蔓延到其他地方。在你意識到這一點之前，你的筆記本電腦就像一池融化的塑料。熱量的積聚也會導緻你的筆記本電腦中的壓力迅速上升并發出隆隆聲！

不過，我們不必太擔心。這些事件非常罕見。锂離子電池其實非常安全。而且，現在有很多研究正在改進這些電池的每一個部分。例如，研究人員創造了一種液體電解質，當它被擊中時會變成固體。将有助于防止電池加熱或着火，锂離子電池将可能更加安全，壽命更長，成本更低。

好了，本期的了解就到這了，我是痞子，如果你對我的科普感興趣，可以關注我并且留言哦。

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作者：痞子，90後工科男，有過三次創業經曆，目前從事高新科技。科普、分享個人精進幹貨，一起學一點~

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