三元鋰電池的工作原理是什么？

三元鋰電池的工作原理基于鋰離子在正負極之間的可逆移動實現電能與化學能的轉換。充電時，鋰離子從正極脫嵌，經電解質移向負極，電子則從正極流出經外電路至負極，負極富鋰而正極貧鋰；放電時，鋰離子從負極脫嵌，通過電解質向正極移動，電子從負極流出經外電路流向正極形成電流。如此循環往復，讓電池持續發揮充放電的功能 。

具體來說，三元鋰電池一般由外殼、絕緣材料、安全閥、正/負極引線、正極、電解質、隔膜、負極等部件構成。在電池充電進程中，Li+從正極脫離，同時釋放一個電子，使得Ni2+/3+被氧化為Ni4+ 。之后，Li+經過電解質嵌入碳負極，而電子的補償電荷從外電路轉移到負極，以此維持電荷平衡。

當電池處于放電狀態時，電子從負極出發，流經外電路最終到達正極。在電池內部，Li+朝著正極遷移，嵌入到層狀三元正極材料內部，并從外電路獲取一個電子，此時三元材料中的Ni4+又還原為Ni2+/3+ 。需要留意的是，在電池充放電循環期間，三元材料中的Mn元素通常不參與反應。不過，要是在充電過程中脫鋰量較大且截止電壓較高（>4.4V vs Li/Li+）時，Co元素會參與電荷補償，進而出現Co3+氧化為Co4+的現象。

以鎳鈷錳酸鋰為正極材料、石墨為負極材料為例，充電時正極反應為Li(NiCoMn)O2 → Li1-x(NiCoMn)O2 + xLi+ + xe-，負極反應為nC + xLi+ + xe- → LixCn，電池總反應為Li (NiCoMn) O2 + nC → Li1-x (NiCoMn) O2 + LixCn；放電時正極反應為Li1-x(NiCoMn)O2 + xLi+ + xe- → Li(NiCoMn)O2，負極反應為LixCn → nC + xLi+ + xe-，電池總反應為Li1-x (NiCoMn) O2 + LixCn → Li (NiCoMn) O2 + nC。正是這些化學反應中的電荷轉移，構成了電池充放電的核心機制。通過電荷轉移和化學反應，實現了電能和化學能的相互轉化，讓三元鋰電池能夠持續穩定地為設備提供電力支持 。