手机电池结构与原理（蓄电池的工作原理）

对于手机的蓄电池，大家应该并不陌生。它是给手机提供电势差，从而使手机产生电流可以正常运行的物品。我们都知道手机电池可以多次充电和放电，但是随着手机的使用，电池的容量会随着长时间不断的充电和放电而逐渐变小，最后会因为电池失去了储存电量的能力而报废。这里大家可能会问:究竟是什么原因导致了手机电池出现该现象的呢?

手机

想要知道引起这种现象的原因，我们就要先知道手机电池的工作原理。

手机电池

下面带大家了解一下手机电池的工作原理。

手机电池的工作原理:

手机电池一般使用的是钴酸锂蓄电池，这种电池有单位体积的容量比大、能量转化效率高、输出电压稳定、方便携带等优点，经常作为手机、笔记本电脑、充电宝、相机等电子产品的电池。

钴酸锂蓄电池

钴酸锂蓄电池的工作原理:

放电的过程与原电池的工作原理相同，是通过氧化还原反应将化学能转化为电能，充电的过程则与电解池的工作原理相同，是通过氧化还原反应将电能转化为化学能。

钴酸锂蓄电池

钴酸锂蓄电池内部是由正极、负极、隔膜(锂离子交换膜)和酸性电解质溶液组成。

正极为吸附了金属锂的石墨电极(LixC6)，负极为过氧化钴(CoO2)，电解质溶液一般为硫酸溶液。

钴酸锂蓄电池的内部结构

放电过程:

手机开机时外电路闭合在电池内部:

负极的石墨电极因为吸附了金属锂，而锂作为一种碱金属拥有较强的还原性，可以失去原子最外层的1个电子变为 1价的锂离子。失去的电子则会通过闭合的电路将电子传递给正极。正极的过氧化钴(CoO2)因为其中的氧元素为-1价，而氧元素稳定价态为-2价，故过氧化钴(CoO2)拥有较强的氧化性和还原性，过氧化钴(CoO2)中的其中一个氧原子捕捉负极失去的1个电子变为-2价，另一个氧原子则会捕捉钴原子中的1个电子变为-2，钴元素这时会由 2价变为 3价，这时正极就会显正电性，负极就会显负电性。

钴酸锂蓄电池

我们知道同种电荷相互排斥，而异种电荷相互吸引。因为锂离子交换膜和电解质溶液的存在，正极反应生成的锂离子会被电解质溶液所溶解，再通过锂离子交换膜进入负极，在负极被过氧化钴(CoO2)捕捉生成氧化钴锂(LiCoO2)。

该过程通过氧化还原反应将正极和负极的化学能转化为了驱动手机运行的电能。

负极反应方程式:

LixC6-e-=xLi C6

正极反应方程式:

CoO2 Li e-=LiCoO2

总反应方程式(化学方程式):

LixC6 XCoO2=xLiCoO2 C6

充电过程:

当给手机连接直流电源时，手机中直流电源的负极输出端接电池的负极，正极输出端接电池的正极。这时由于外加电场的作用，正极就会显正电性，负极就会显负电性。正极这时变为阳极会发生氧化反应，负极这时变为阴极会发生还原反应。

钴酸锂蓄电池

氧化钴锂(LiCoO2)中的其中一个氧原子失去1个电子变为-1价，另外一个氧原子则会将1个电子转给钴原子变为-1价，钴元素会由 3变为 2价，这时正极就会生成过氧化钴(CoO2)，失去的一个电子通过导线由正极传递到负极，锂离子由于正极的排斥和负极的吸引在电解质溶液中通过锂离子交换膜进入负极，锂离子在负极会捕捉导线传递过来的电子变为0价的锂，最后被石墨电极吸附。

钴酸锂蓄电池

该过程通过氧化还原反应将外界的电能转化为了正极和负极的化学能。

阳极反应方程式:

LiCoO2=CoO2 Li e-

阴极反应方程式:

xLi C6=LixC6-e-

总反应方程式(化学方程式)

xLiCoO2 C6=LixC6 xCoO2

这里大家是不是可以看出放电过程正好和充电过程相反呢?

电池原理化学方程式:

LixC6 xCoO2(放电)→ ←(充电)xLiCoO2 C6

以上就是手机电池的详细工作原理，理论上可以无限的循环充放电，但实际却不能无限的循环充放电。这是什么原因导致的呢?

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