三元锂电池的工作原理是什么？

三元锂电池的工作原理基于锂离子在正负极之间的可逆移动实现电能与化学能的转换。充电时，锂离子从正极脱嵌，经电解质移向负极，电子则从正极流出经外电路至负极，负极富锂而正极贫锂；放电时，锂离子从负极脱嵌，通过电解质向正极移动，电子从负极流出经外电路流向正极形成电流。如此循环往复，让电池持续发挥充放电的功能 。

具体来说，三元锂电池一般由外壳、绝缘材料、安全阀、正/负极引线、正极、电解质、隔膜、负极等部件构成。在电池充电进程中，Li+从正极脱离，同时释放一个电子，使得Ni2+/3+被氧化为Ni4+ 。之后，Li+经过电解质嵌入碳负极，而电子的补偿电荷从外电路转移到负极，以此维持电荷平衡。

当电池处于放电状态时，电子从负极出发，流经外电路最终到达正极。在电池内部，Li+朝着正极迁移，嵌入到层状三元正极材料内部，并从外电路获取一个电子，此时三元材料中的Ni4+又还原为Ni2+/3+ 。需要留意的是，在电池充放电循环期间，三元材料中的Mn元素通常不参与反应。不过，要是在充电过程中脱锂量较大且截止电压较高（>4.4V vs Li/Li+）时，Co元素会参与电荷补偿，进而出现Co3+氧化为Co4+的现象。

以镍钴锰酸锂为正极材料、石墨为负极材料为例，充电时正极反应为Li(NiCoMn)O2 → Li1-x(NiCoMn)O2 + xLi+ + xe-，负极反应为nC + xLi+ + xe- → LixCn，电池总反应为Li (NiCoMn) O2 + nC → Li1-x (NiCoMn) O2 + LixCn；放电时正极反应为Li1-x(NiCoMn)O2 + xLi+ + xe- → Li(NiCoMn)O2，负极反应为LixCn → nC + xLi+ + xe-，电池总反应为Li1-x (NiCoMn) O2 + LixCn → Li (NiCoMn) O2 + nC。正是这些化学反应中的电荷转移，构成了电池充放电的核心机制。通过电荷转移和化学反应，实现了电能和化学能的相互转化，让三元锂电池能够持续稳定地为设备提供电力支持 。