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鋰離子電池的充放電原理，源于它的兩極反應(yīng)：通過(guò)兩極電能與化學(xué)能的互相轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)充電與放電。

形象作比，我們可以把鋰離子，比作一輛裝載電荷的小車(chē)：充電時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，載著電荷的小車(chē)將能量運(yùn)輸?shù)截?fù)極；放電時(shí)，這輛帶著電荷的小車(chē)又通過(guò)化學(xué)反應(yīng)跑到了正極，電荷的運(yùn)動(dòng)，形成電流，實(shí)現(xiàn)了充電與放電。

這一運(yùn)輸過(guò)程，被稱之為嵌入與脫嵌。

按照理論來(lái)講，只要鋰離子電池的正負(fù)兩極化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，嵌入和脫嵌循環(huán)進(jìn)行，電池的充放電可逆性好，鋰離子電池是可以長(zhǎng)久循環(huán)使用的。

所以，鋰離子電池的性能，很大程度上取決于正負(fù)兩極的材料。目前鋰離子電池的正極材料主要是磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元化合物，負(fù)極材料則主要是石墨和碳等。

既然鋰離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)使用，又具備能量高的優(yōu)點(diǎn)，為何在新能源汽車(chē)發(fā)展的如今，科學(xué)家們卻仍然在不斷尋找新材料，來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰電池的優(yōu)化呢？

這是因?yàn)?，鋰離子在兩極間與電解質(zhì)之中來(lái)回移動(dòng)，負(fù)極材料對(duì)于電池容量的影響非常大，目前常用的負(fù)極材料石墨，雖然儲(chǔ)電穩(wěn)定性與耐用性高，但是石墨的比容量較低，難以滿足未來(lái)動(dòng)力電池的需求。燃油汽車(chē)僅需要幾分鐘的加油時(shí)間便可行駛上百公里，而目前最先進(jìn)的電動(dòng)汽車(chē)仍需要一個(gè)小時(shí)左右才能使電池充到同樣的行駛里程的電量。

科學(xué)的魅力正在于不斷探索創(chuàng)新、突破不可能。有科學(xué)家預(yù)言，如果使用黑磷作為鋰電池的負(fù)極材料，有著比石墨高7倍的比容量，而且黑磷的導(dǎo)電性較好、層間距也更適合離子穿梭，從而提升鋰離子電池的容量和充電速度。如果將黑磷用作鋰電池負(fù)極材料，有望獲得400瓦時(shí)的快充鋰電子電池，使純電動(dòng)車(chē)行車(chē)?yán)锍虜?shù)達(dá)到1000千米，實(shí)現(xiàn)鋰電池負(fù)極材料的“破局”，開(kāi)創(chuàng)一頁(yè)電池發(fā)展史上的新篇章。