核心结论:锂离子电池充电的时候,锂离子(Li⁺)从正极脱出,穿过隔膜与电解液,迁移嵌入到负极(石墨层)内部;外电路当中,电子从正极经充电器流向负极,记住口诀:充电,锂离正极→负极;放电反过来,负极→正极。
原理对照表
表格
| 过程 | 锂离子 Li⁺运动方向 | 外电路电子运动方向 |
|---|---|---|
| 充电 | 正极活性物质 → 电解液 → 隔膜 → 嵌入负极石墨 | 正极 → 充电器 → 负极 |
| 放电 | 负极脱出 → 电解液 → 隔膜 → 回到正极 | 负极 → 外电路负载 → 正极 |
分层详细讲解
- 正极侧 充电外接电源,正极电位升高,正极材料里的锂离子被脱嵌,变成游离的 Li⁺进入电解液。
- 电解液 + 隔膜 锂离子带着溶剂化外壳,在电解液里面迁移,穿过只允许锂离子通过的隔膜,抵达负极表面。
- 负极侧 锂离子到达负极石墨表面之后,嵌入石墨层的层间空隙,也就是嵌锂,此时负极储存大量锂离子,电池完成储能。
- 电子补充说明 ⚠️ 重点区分:锂离子是离子,在电池内部电解液里移动;电子不能穿过电解液,电子只能走外部导线回路,二者形成完整回路,不能混淆。
补充要点
- 这个 “摇椅式” 机制,也是锂电池又叫摇椅电池的原因,锂离子像摇椅一样在正负极之间来回穿梭。
- 如果充电电流过大,锂离子来不及嵌入负极,容易在负极表面析出金属锂,也就是析锂现象。
【常见问题】
问题 1:锂电子充电时锂电子的运动方向是怎么样的,电子可以穿过电解液吗?
回答 1:锂电子充电时锂电子的运动方向是怎么样的,电子不能穿过电解液,电子只在外电路导线移动,锂离子才是在电解液和隔膜之间迁移。
问题 2:锂电子充电时锂电子的运动方向是怎么样的,放电的时候方向会反过来吗?
回答 2:锂电子充电时锂电子的运动方向是怎么样的,放电时锂离子运动方向反转,从负极脱出,重新迁移回到正极。
问题 3:锂电子充电时锂电子的运动方向是怎么样的,这个原理叫摇椅电池吗?
回答 3:锂电子充电时锂电子的运动方向是怎么样的,锂离子在正负极来回嵌脱的这种工作机制,就是俗称摇椅式电池原理。
【免责申明】
本文为物理化学原理科普,适用于常规商用锂离子电池基础原理,不同正负极材料体系细节会存在差异。


