锂电池正极与负极怎么区分（从锂电池正负极原理）

自1991年锂离子电池问世并实现商业化，距今已30多年。伴随着新能源汽车的发展，动力电池行业呈现井喷式发展，提高能量密度、增加循环寿命是电池企业所追求的技术高度。

动力电池的技术，其实就是实现循环充电的过程。这一过程简单来说就是在两种活性物质组成的正负极之间实现锂离子的嵌入和脱嵌的过程。充电时，锂离子从正极脱嵌经过电解液进入负极；放电时，锂离子从负极脱出，重新嵌入正极。

锂离子电池正极材料一般为含锂化合物，如三元锂、磷酸铁锂；负极材料一般为碳材料，如石墨负极、石墨烯负极、硬碳负极。

在充电过程中正极生成锂离子开始运动，经过电解液运动到负极。由于负极碳材料呈现是层状结构，有很多微小的孔隙，锂离子到达负极以后就嵌入到负极碳层的微孔当中。放电（即用电）过程中，嵌在负极微孔中的锂离子脱出，又运动回正极。而由于这个过程中会有锂离子的损耗，因此，回到正极的锂离子越多，则放电容量越高，也就是我们常说的电池容量。

因此，一块动力电池的电池容量由两方面决定。一方面是正极材料中本身所含的锂离子数量，也就是我们常说的能量密度，能量密度越高，则电池容量越大；另一方面则是由负极返回到正极的锂离子数量，在返回正极过程中锂离子数量损耗越少，则电池容量也就越大。

目前，对于正极含锂化合物的研究，三元锂材料是目前商业化锂电池能量密度最高的正极材料。因此，行业将目光转向对负极材料的选择。

资料显示，作为锂离子电池负极材料需满足以下要求：1、锂离子的嵌入反应中变化小；2、锂离子在负极的固态结构中扩散率高；3、高度可逆的嵌入脱出反应；4、电导率良好；5、热力学稳定，与电解质不反应。

满足以上条件的传统锂电池负极材料，目前使用多为石墨负极。为减少锂离子在负极的损耗，在此基础上使用铜箔集流体作为负极，正极依旧是我们常见的含锂的金属材料（如镍钴锰三元锂、磷酸铁锂）所构成。

铜箔集流体负极的原理是在首次充电完成后，正极材料中的金属迁移到负极集流体的表面，负极集流体上形成的金属层才具有了负极的作用。

充电过程中，锂离子在负极铜集流体表面与电子结合，发生锂的沉积行为形成锂金属；在放电过程中，负极的铜集流体表面的锂金属发生溶解重新变成锂离子和电子，回到正极当中。

在这一过程中，由于没有了负极活性材料的结构束缚，这就使得锂离子在脱嵌重新返回正极的时候减少了消耗，大大提高了能量密度。

不过，正是因为常规电池负极具有束缚能力，能够吸附住锂离子；而无负极的铜箔集流体负极在充放电过程中会产生大量的消耗，出现充放电循环稳定性较差的问题。

为了解决这一问题，固态电解质是合适的原则，能够减少锂离子和电解质的副反应，形成稳定的反应过程。另外，改善负极集流体，达到优化充放电过程中锂离子的沉积和溶解，提高循环性的效果。

随着发展，动力电池行业的发展路线多元化并行，发展的主流方向依旧是以提高电池容量、改善循环寿命为主，伴随材料体系的创新、电池结构的创新，研发进程也在持续加速。

文章来源：纯电侠电池有态度

注：本站转载的文章大部分收集于互联网，文章版权归原作者及原出处所有。文中观点仅供分享交流，如涉及版权等问题，请您告知，我将及时处理。