锂离子电池在放电时,锂离子会离开负极进入正极,请问这个深层次的机理是什么?

INFact、所有电化学反应包括摇摇椅模式的锂离子电池的放电哈中的电学干活——还真的就是浓度差。
充电时的阳极区域的锂离子——其实阳极区域中锂离子可以不认为是脱嵌——在电场的作用下穿过渗透膜跑到阴极区域:嵌入到石墨的楼层中。这个过程需要电子的介入——相当于说\ce{Li+}与电子近域相关形成了一个伪锂原子但、不是真的系锂单质(;若是,就危险了)。另外,该semi化学反应平衡度比较高:就是说大数地看、一会儿被嵌入了一会儿又跑出来了。
这时,电池阴极的金属电极由于失去了一些摩尔的电子导致区域带正电;与跑脱了\ce{Li+}而带负电阳极区域之间形成一个电场——其方向是电池的阴极指向阳极。外加的充电电场——其正南齐北地乃是从电池的阳极指向阴极——与前文所述的次生电场方向相反;可以说充电电场遭抵消了1部分;在充满时,两个电场被认为大小相等、方向相反:锂离子也不会继续朝阴极跑动了;也可能是遭耗尽了——这个现象可能会导致池芯的失能。
刚静置时,阴极石墨中的锂离子脱嵌——该反应的虽说很比较平衡但大趋势还是脱嵌的——释放出电子与游离态的锂离子。由于静置嘛外电路没有闭合,电子只好聚集在金属电极的表面——形成了电池术语的电动势也就是电压。电子浓度迅速增大,使得脱嵌反应朝嵌入反应方向偏:宏观上就表现为\ce{Li+}嵌入是好好地保存着。
当外电路连通时、富集的电子浓度则会驱动电子沿外电路宏观运动(微观运动系无序的热者)——流到电池阳极,与电池体内流过来的锂离子又发生嵌入反应:整体上看,外电路中电子就在定向运动了;如果负载是纯电阻的话、那电子浓度势的势能就转变成电阻丝的热能了。
∞总结地、电化学技术与工业中说电压的确与什么电极势相关(我的化学比较水)但、电流参数就基本上完全与浓度相关了:比方说在外充电电场的作用下、穿过渗透膜的锂离子浓度是多少?嵌入Host石墨层单位体积中能够提供多少有效的嵌入位(浓度)??池芯整个阴阳极有效面积是多少???——这也是另外的一种浓度。
∞总结²并点我首句题地、任何一个所谓的有电子转移的化学反应(好像所有都有吧)如同答@弓长文武所列的:
\ce{LiC6\,+\,Li1-xCoO2\,=\,C6\,+\,LiCoO2}……(这化学式好像不平哦)
者,化学键的断裂与重组其实都是吸收或放出1个或多个光子;而电子和光子又是极易耦合——所以可以说化学反应得到的结果乃系电子的失动能或电子的动能增加。BUT、这是微观的电动力学,我们总是没有办法把引线安到这里锂、碳、\ce{Co}、氧的电子云边上Indeed、而后叫嚣着把电能给引出来做功、磨麦、开电动车……我们只能依靠——很多时候还只能是电子——在凝聚态中的浓度差儿地、把电能给引导出来作电功活路。
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