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三元锂电池反应方程式是什么？
锂离子电池是建立在RCB理论的基础上的。锂离子电池的正负极均采用可供锂离子（Li+）自由脱嵌的活性物质，充电时Li+从正极脱嵌通过聚合物电解质到达负极，得到电子后与碳材料结合变为Li×C6，放电时，锂离子自负极析出，通过电解质，到达正极，重新回到层状钴酸锂的骨架中，恢复到充电前的状态。
充放电时离子的往返的嵌入、脱嵌正像摇椅一样摇来摇去，故有人又称锂离子电池为“摇椅电池”，又叫RCB电池（英文RockingChairBatteries的缩写）。
在用LiCoO2做正极，石墨做负极场合的可充锂二次电池的构造为C∣ES∣LiCoO2（ES：Li+传导性有机电解液）。
以上组成的电池的端电压是零伏，但在含有LiBF4，LiPF6等锂离子的支持的非水溶剂中，充电时根据反应LiCoO2+6C→CoO2+LiC6的反应，因正、负极材料的活化蓄了电的二次电池则成为：LiC6∣SE∣CoO2。在这个电池中正极反应、负极反应和全电池反应分别以1-3式表示。
正极反应：CoO2+Li++e→LiCoO2（1）
负极反应：LiC6→Li++e+6C（2）
全反应：CoO2+LiC6→LiCoO2+6C（3）
化学上而言，负极的充电反应是锂和石墨层间化合物（G∣C）生成的嵌入反应（石墨的还原），放电反应是脱嵌反应（氧化）。
石墨层间Li嵌入作用的第一阶为Li-GIC化学计量组成LiC6，生成LiC6所必须的电容量372mAh/g称做石墨的理论容量。探索单位体积、单位重量能填充更多的可逆电容量的锂离子的碳材料，就是开发更高能量密度、更高效率的锂二次电池。
锂离子电池正极材料②——三元材料丨锂离子电池
三元材料LiCoxMnyNi1-x-yO₂(简称NCM)与LiCoO2类似同属α⁃NaFeO₂型层状结构,研究较多的体系主要有Li[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O₂、Li[Ni0.4Co0.2Mn0.4]O₂、Li[Ni0.8Co0.1Mn0.1]O₂和Li[Ni0.5Co0.2Mn0.3]O₂等。这里以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O₂为例讨论三元材料的结构,属R3m空间群,Li原子占据3a位置,氧原子占据6c位置,Ni、Co、Mn占据3b位置,每个过渡金属原子由6个氧原子包围形成MO6八面体结构,而锂离子嵌入过渡金属原子与氧形成LiNi1/3Co1/3Mn1/3O₂层。目前,关于3b位过渡金属的排列有3种假设模型:
① Ni、Co和Mn在3b层中均匀规则排列,以[ 3 3]R30 超晶格形式存在,见图(a);
② Co、Ni和Mn分别组成3b层并交替排列,见图(b);
③ Ni、Co和Mn在3b层随机分布。
目前研究者对LiNi1/3Co1/3Mn1/3O₂层间过渡金属原子的排布结构判断多倾向于第一种结构,但是还未形成统一认识。
LiCoxMnyNi1-x-yO₂三元材料中过渡金属离子的平均价态为+3价,Co以+3价存在,Ni以+2价及+3价存在,Mn则以+4价及+3价存在,其中+2价的Ni和+4价的Mn数量相等。充放电过程可用下式表示:
这里以LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O₂的超结构模型为例讨论三元材料的可逆储锂机理。Li1-zCo1/3Mn1/3Ni1/3O₂的充电脱锂过程分为3个阶段,
① 0 z 1/3时对应的反应是将Ni2+氧化成Ni3+;
② 1/3 z 2/3时对应的反应是将Ni3+氧化成Ni4+;
③ 2/3 z 1时对应的反应是将Co3+氧化成Co4+。
随着充电进行,依次由Ni2+/Ni3+、Ni3+/Ni4+和Co3+/Co4+电对的氧化,进行电荷补偿,主要通过Ni2+/Ni3+和Ni3+/Ni4+两个电对进行补偿,而Mn、Co两元素在充电过程中基本不发生变化,氧化态分别稳定在+4和+3价。在充电后期则电子由氧原子提供。
在层状正极材料中,均会发生Li+与过渡金属离子的混排现象,Ni2+的存在会使混排程度更为突出。这是由于Ni2+的离子半径0.069nm与Li+的0.076nm相近,Ni会占据Li的3a位置,Li则进驻Ni的3b位置。Li+层中Ni2+的浓度越大混排越严重,Li+的脱嵌越困难,电化学性能越差。这种混排可用XRD特征峰强度的比值R来表征,如R=I003/I104,当R1.2时,材料混排较小,具有较理想的层状结构。
在LiCoxMnyNi1-x-yO₂中,Ni提供电化学所需要的电子,有助于提高容量;但Ni含量增加会导致过渡金属离子混排趋势增加、循环性能恶化。Co能提高材料的导电性及倍率性能,但过量Co会导致混排增大,比容量也相应下降。Mn有利于改善安全性能,但过量也会导致层状结构遭受破坏,比容量降低,循环稳定性变差。
三元材料NCM综合了单一组分材料的优点,具有明显的三元协同效应。三元材料基本物性和充放电平台与LiCoO₂相近,平均放电电压为3.6V左右,可逆比容量一般在150~180mA·h/g。三元材料比LiCoO₂容量高且成本低,比LiNiO2安全性好且易于合成,比LiMnO₂更稳定且又拥有价格和环境友好优势。所以,三元材料具有良好的市场前景,目前主要用于小型锂离子电池和动力锂离子电池。典型的三元材料还有镍钴铝三元材料NCA(LiNi0.8Co0.15Al0.05O₂)。
锂电池放电时的化学方程式
在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。
负:Li-e=Li+
失电子,发生氧化反应,化合价生高,被氧化.
正;2(H+)+2e=H2
得电子,发生还原反应,化合价降低,被还原.
原电池属于氧化还原反应,高中课本上有原理
它的化学反应式如下：
正极上发生的反应为
LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)
负极上发生的反应为
6C+XLi++Xe=====LixC6
