為了讓鋰原子在每次充電時(shí)能夠均勻有序地分布在負(fù)極表面，負(fù)極表面需要一層固化的結(jié)構(gòu)來約束(有序化，降低熵值)鋰原子的分布。這個(gè)設(shè)計(jì)在很大程度上稀釋了電池的能量密度。

正極實(shí)際上也有同樣的問題，為了讓鋰離子在每次放電時(shí)能夠均勻有序地分布在正極表面，正極表面需要一層固化的結(jié)構(gòu)來約束(有序化，降低熵值)鋰離子的分布。這個(gè)設(shè)計(jì)在很大程度上稀釋了電池的能量密度。

但還不止。

我相信，能看到這里的人，一定有非凡的耐心，你們一定能明白這張圖的含義。

這是電池正極材料充放電時(shí)結(jié)構(gòu)變化的示意圖。這里的M代表金屬原子，X代表氧原子。這張圖的各種原子的大小比例不要當(dāng)真。鋰離子要比另外兩個(gè)都小很多。

我們可以看到，MX2們?cè)谡龢O基底上形成了幾層很規(guī)整(很有序)的結(jié)構(gòu)，放電時(shí)，電子在正極(正極)聚集，鋰離子向正極移動(dòng)，穿插進(jìn)入MX2結(jié)構(gòu)的空隙，從而有序的分布在正極表面。MX2中的金屬離子得到電子被還原，從而起到氧化劑的作用。

然而這張圖實(shí)際上包含了另一個(gè)大問題。

大家有沒有覺得兩邊的結(jié)構(gòu)圖看上去特別的豆腐渣??就像下面這樣??

如果你玩過層層疊這種類型的游戲，估計(jì)會(huì)知道，總有那么幾塊積木，看上去無關(guān)緊要，但只要一動(dòng)。。。。就成下面這樣子了。

這個(gè)結(jié)構(gòu)一旦坍塌，不可能自己恢復(fù)的。

怎么辦?適可而止，見好就收。套在電池正極這方面來說的話，那就是正極表面必須保持一定量的鋰離子來維持結(jié)構(gòu)的完整。這個(gè)一定量，一般是50%。

這是為啥前面那個(gè)反應(yīng)式會(huì)有一個(gè)未知量x。即使是在充滿電的狀態(tài)下，還有近一半的鋰離子停留在正極表面。于是能量密度更低了。

題外話：這也是為啥鋰電池很怕過度充電，一旦過度充電，陰極的鋰離子跑光了，這堆積木就要塌方了。。。