鋰離子電池的結構可以簡化為如圖一所示結構。從結構上看，鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜、正極集流體(根據網絡資料：正極附著活性物質的基體金屬，如圖二中的鋁箔)、負極集流體(根據網絡資料：負極附著活性物質的基體金屬，如圖二中的銅箔)六部分組成。

正極材料一般采用富鋰化合物，如鈷酸鋰(LiCoO2)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)、NCM三元材料(個人理解鎳鈷錳合金，N代表鎳(Ni)，C代表鈷(Co)、M代表錳(Mn))、錳酸鋰(LiMn2O4)等。負極材料一般采用石墨。電解液一般采用溶解了鋰鹽的碳酸酯類有機溶劑。隔膜是高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。

圖一，圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

課程中，以鈷酸鋰為正極，石墨為負極的鋰離子電池為例，講解鋰離子充放電過程中鋰離子和電子的運動過程。

充電時，鋰離子從正極脫出，經過電解液傳輸，穿過隔膜嵌入到負極(圖二紅色球體從右側向左側移動)。此時，負極處于富鋰狀態，正極處于貧鋰狀態。同時電子的補償電荷經過外電路供給到石墨負極(圖二藍色球體經過導線從右側向左側移動)，確保電荷平衡。

充電時，正極發生的電極反應如下：

LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi++xe-

鈷酸鋰脫去鋰離子(Li+)和電子(e-)，轉變為脫鋰態的鈷酸鋰(Li1-xCoO2)。

充電時，負極發生的電極反應如下：

6C+xLi++xe-→LixC6

石墨(C)得到鋰離子和電子，轉變為LixC6。

圖二，圖片來源：根據學堂在線《鋰離子電池材料與技術》資料制作

放電時，過程與充電時相反。鋰離子從負極脫出，經過電解液傳輸，穿過隔膜嵌入到正極材料中(圖三紅色球體從左側向右側移動)。此時，正極處于富鋰狀態，負極處于貧鋰狀態。同時，電子的補償電荷經過外電路傳導至正極(圖三藍色球體經過導線從左側向右側移動)，確保電荷平衡。

放電時，正極發生的電極反應如下：

Li1-xCoO2+xLi++xe-→LiCoO2

脫鋰態的鈷酸鋰得到鋰離子和電子，重新轉變為鈷酸鋰。

放電時，負極發生的電極反應如下：

LixC6→6C+xLi++xe-

LixC6脫去鋰離子和電子，重新轉變為石墨。

圖三，圖片來源：根據學堂在線《鋰離子電池材料與技術》資料制作

鋰電池充放電的正負極發生的總反應，可以表示為如下反應方程式：

LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6

在鋰離子充放電過程中，鋰離子處于從“正極→負極→正極”的循環運動狀態。如果將鋰離子電池的形象比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的正負兩極，鋰離子可比喻為一名運動健將，在搖椅兩端之間來回奔跑。因此，鋰離子電池也被稱為“搖椅電池”。

圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

在理想充放電情況下，鋰離子在層狀正極材料和石墨負極材料之間反復嵌入和脫出，一般只引起材料的層面間距變化，不破壞材料的晶體結構。所以，就充放電反應的可逆性來說，鋰離子電池充放電過程中的氧化還原反應是一種理想的可逆反應。

審核編輯：湯梓紅