锂离子电池的内部结构像一个高度精密的多层“离子三明治”，由以下几个关键部件顺序堆叠组成：

1. 正极（阴极， Cathode）：

   • 材料： 通常是含有锂的金属氧化物，如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或镍钴锰酸锂等。
   • 作用： 在电池放电时（对外供电），锂离子从这里脱离出来，并通过电解液移动到负极；在充电时，锂离子从负极回到正极嵌入。
   • 结构： 将正极活性物质颗粒涂布在铝箔上构成集流体。铝箔既是支撑骨架也是电流导出端。

2. 负极（阳极， Anode）：

   • 材料： 通常是石墨（碳基材料），或正在发展的硅基材料等。
   • 作用： 在电池充电时，锂离子从正极迁移过来，嵌入（插入）到石墨的层状结构中储存起来；在放电时，锂离子从石墨中脱出，返回正极。
   • 结构： 将负极活性物质涂布在铜箔上构成集流体。铜箔既是支撑骨架也是电流导出端。

3. 隔膜（Separator）：

   • 材料： 通常是多孔的聚合物薄膜（如聚乙烯、聚丙烯）。
   • 作用： 核心安全部件。
     • 物理隔离： 将正极和负极完全隔开，防止它们直接接触而发生短路。
     • 离子通道： 其微孔允许电解液浸润并允许锂离子自由通过，是离子在正负极间移动的“高速公路”。
     • 安全功能： 特殊设计的隔膜在温度过高时会熔融闭合微孔（热关闭），阻止离子通过，从而终止电化学反应，防止热失控。

4. 电解液（Electrolyte）：

   • 组成： 通常是含锂盐（如六氟磷酸锂）溶解在有机溶剂（如碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯等）中的溶液。
   • 作用：
     • 离子导体： 在正负极之间提供锂离子移动的介质。
     • 绝缘体： 对电子是绝缘的，确保电子只能通过外部电路流动（产生电流）。

5. 外壳（Case/Casing）：

   • 类型：
     • 圆柱形电池（如18650）： 通常使用钢制或铝合金壳体。
     • 方形硬壳电池： 通常使用钢壳或铝壳。
     • 软包电池（Pouch Cell）： 使用多层复合铝塑膜（最常用）。
   • 作用：
     • 容纳并密封所有内部组件，防止电解液泄漏和外部污染物进入。
     • 提供一定的机械保护。
     • 有些外壳（如圆柱、方壳）本身也作为一个电极的引出端。

6. 集流体（Current Collectors）：

   • 位置： 涂覆有活性物质（正极材料或负极材料）的金属箔片。
   • 作用： 在活性物质和外电路之间高效地收集和传导电子。

7. 安全阀/泄压装置（Safety Valve/Pressure Relief Device）：

   • 位置： 通常位于外壳上（圆柱电池通常在正极帽下面，软包电池的泄气孔常设计在封边处）。
   • 作用： 当电池内部由于故障（如过充、短路）导致气压异常升高时，安全阀会被顶开泄压，防止电池爆炸。泄压是不可逆的，电池会失效。

总结工作逻辑：

• 充电时： 外部电源施加电压，迫使负极活性物质（如石墨）吸附来自正极的锂离子，同时电子从正极通过外部电路流向负极。锂离子通过电解液穿过隔膜到达负极嵌入。
• 放电时： 电池正负极通过外接负载形成回路。负极活性物质释放锂离子回到电解液中，同时释放电子通过外部电路做功（如点亮灯泡）流向正极。锂离子从负极出发，穿过隔膜回到正极嵌入。
• 核心： 整个过程是锂离子嵌入与脱嵌的往复运动（因此得名“摇椅式电池”），伴随电子在外电路中的定向流动。隔膜确保了只有离子可以穿过，而电子必须走外电路产生电流。

这种多层堆叠的结构设计（正极-隔膜-负极 重复卷绕或叠片）在有限的空间内容纳了大量的反应活性物质，从而提供了高能量密度。