鋰離子電池充電時的電極反應是什麼？什麼因素會阻止電池充電完全？第一次充電時的化學變化有何特別？

01-02

What reactions take place at the electrodes when you "recharge" a lithium ion battery? What might limit the battery from being "fully" recharged? Describe what changes to the chemistry might occur after an initial discharge.

很高興題主能分清鋰離子電池和鋰電池的稱呼上的區別。這樣我來回答這個問題也能放心了，免得白費了口舌，白瞎了媚眼。

簡單來說，鋰離子電池（以下簡稱鋰電）可以被理解為一種濃差電池，Li+的濃差帶來能量的存儲。Li+在陰極（鈷酸鋰等）和陽極（常見的主要是石墨）之間的移動，就是鋰電的充放電過程。Li+通過電解液作為擺渡船，從陰極中跑出進去石墨中（嵌鋰，形成類似C6Li的結構），這是充電過程。反之，Li從陽極中脫出回到陰極，這一過程就是放電。

所謂充電完全，這個概念是一個偽概念，日常生活中我們所稱呼的充滿，在將商品電池拿掉充電保護線路和相應的模塊之後，電池是完全可以再繼續恆流充電的。（這一過程我們成為「過充」，會造成：陽極析鋰??刺破隔膜??電池短路??非常危險；同時，過充還會對鋰電的壽命帶來不可逆的傷害）。

常規充電，是在橫流充電過程中不斷監控充電電壓，當電壓達到規定了一個閥值（目前市售的以4.2V~4.35V為主），電池充電終止。

首次充電我不知道題主是否懂得「化成/formation 」這個概念，鋰電的首次充電其實是在工廠中完成的，這一工藝稱之為「化成」。至於「化成」的作用，我就不再贅述了，主要是生成SEI膜，詳細可以自行谷歌，作為知乎這個平台，不需要說的那麼深入。在「化成」之後在工廠還會有第二個充電過程，這次充電主要是出於質檢的考慮，測試電池的容量、自放電率等等。到消費者手中的電池，這時的所謂第一次充放，其實與之後的第二次第三次第n次的反應過程，毫無區別，發生的反應，請參考我對題主第一個問題的回答。

已經解釋的很詳細了，我來補充一點。

在科學界認為LiCoO2的理論滿充是LiCoO2 ----&> Li(+) + CoO2 的狀態，也即全部的鋰離子都可以釋放，事實上這是不可能的。 CoO2的結構非常不穩定，很容易自行分解，從而破壞結構形成相界面的惰性氧化膜，導致無法再放電。這也是不能過充的原理之一。

因此通常認為LiCoO2的理論電容是270mAh/g左右，但實際只能用到150mAh/g左右。

另外鋰電池本身都會發生電容的線性衰減，這是基本無法避免的，原因包括材料的鈍化，鋰的沉積等等。

讓我來回答題主附加的問題吧

1.Following is a typical Li-ion battery reaction:

cathode: LiCoO2= Li1-xCoO2+Lix+xe-

anode: xLi+ +C6 + xe-= LixC6

2. The only reason of "not fully charge" is unplugged before fully charged...

3. There are inevitable side reactions happened during the first charge. More precisely, some electrolyte is reduced and gases are released.

P.S. 我不認為題主提問時清楚的知道鋰電池和鋰離子電池的區別

我來科普一下，過去講鋰電池是指使用金屬鋰作為負極的電池，但是由於安全問題，用的越來越少（是否已經絕跡不詳）。現在使用含鋰的化合物作為電極材料，鋰以離子形式存在，安全性更高，為了區分跟上一代的區別，稱為鋰離子電池。

但是基本上現在所謂的鋰電池都是鋰離子電池了啊，知不知道區別沒關係了啊。