电池技术的基本原理

今天我们要介绍的东西大家绝对不会陌生啊，那就是电池。我们的生活已经离不开电池了，比如遥控器、相机，还有我们每天使用频率最高的手机，都依赖电池为它提供电力。不知道大家有没有好奇，电池到底是怎么发展出来的，是怎么储存和释放电量的呢？

我是好奇的不得了，所以这里给大家介绍一下有关电池的知识。首先给大家介绍一下电池的充电和放电的原理。就拿我们最常用的手机电池为例，现在的手机电池都是锂离子电池，也就是利用了锂离子在电池内来回摇摆，达到蓄电和放电的目的。电池的正极是钴酸锂，负极是石墨，也就是层状排列的碳原子。

正负极中间填充有电解液以及一层隔膜，这种隔膜的特性是只允许锂离子通过，这就是锂离子电池大致的结构。

电池充电时，我们把电池接入一个电源，相当于给电池的正负极施加了一个电场力。由于锂元素的化学性质比较活泼，很容易在这个电场力的引导下，从正极的钴酸与晶胞中脱出，变成锂离子，并且被向电池的负极吸引，从隔膜中穿过，集中到电池的负极上。此时电子也会受到电场力的影响，从电池的正极进入到外电路，同时电池的负极再有电子从外电路补充进来。当锂离子基本上都完成了移动，集中到电池的负极的时候，电池也就完成了充电的过程。

由于锂离子带着电子都跑到了电池的负极，在正极的钴离子和氧离子组成二氧化钴，对比之前的钴酸锂可以看到钴离子从之前最外层失去三个电子变成了现在最外层失去四个电子，所以钴离子对留在负极的电子有吸引作用，而这些电子又不能穿过中间的隔膜，所以电量就是以这种形式被储存在电池当中。

但电池放电时，外电路将电池的正负极连通，这个时候电子便可以从电池的负极向正极移动。并且和正极的钴离子相结合，电子在外电路的运动便产生电流，最后电子到达正极，与钴离子结合后，电池在正极整体上可以看作带负电，对带正电的锂离子又有了吸引的作用，于是锂离子便从电池的内部透过隔膜到达电池的正极，当电池的锂离子和电子都走完之后，电池也就没电了，电池的正负极又恢复到了最开始的状态。来源知乎少年阿阳