リチウム電池の基本原理は、正極と負極の間のリチウムイオンの移動を利用して電気エネルギーを変換することです。リチウム電池の主な構成要素は、正極、負極、セパレーター、電解質です。
- 陰極：カソードはリチウム電池の正極材料で、通常はリチウムを含む金属酸化物またはリン酸塩です。正極の機能は、放電時にリチウムイオンを放出し、電子を供給して電流を形成することです。充電時にはリチウムイオンを吸収し、電子を受け取り、電荷を回復します。
- 負極:負極はリチウム電池の負極材料です。通常はLi、C、Si、Snなどのリチウムイオンを挿入および抽出できる金属または炭素材料です。負極の機能は、放電時にリチウムイオンを埋め込み、電子を放出して電流を形成し、充電時にリチウムイオンを除去し、電子を受け取り、電荷を回復することです。
- セパレータ:セパレータはリチウム電池の絶縁層です。通常はポリプロピレン、ポリエチレンなどの微多孔構造のポリマーフィルムです。セパレータの機能は正極と負極を隔離して短絡を防ぐことです。同時に、リチウムイオンを通過させて電解質の接続性を確保します。
- 電解質:電解質はリチウム電池の導電性媒体であり、通常はLiPF6六フッ化リン酸リチウム、LiClO4過塩素酸リチウムなどのリチウム塩を含む有機溶液または固体材料です。電解質の役割は、リチウムイオンのキャリアを提供し、正極と負極の間でリチウムイオンの移動を実現することです。