鋰離子電池的充放電原理，源于它的兩極反應：通過兩極電能與化學能的互相轉化，實現充電與放電。

形象作比，我們可以把鋰離子，比作一輛裝載電荷的小車：充電時，在電場的作用下，載著電荷的小車將能量運輸到負極；放電時，這輛帶著電荷的小車又通過化學反應跑到了正極，電荷的運動，形成電流，實現了充電與放電。

這一運輸過程，被稱之為嵌入與脫嵌。

按照理論來講，只要鋰離子電池的正負兩極化學結構穩定，嵌入和脫嵌循環進行，電池的充放電可逆性好，鋰離子電池是可以長久循環使用的。

所以，鋰離子電池的性能，很大程度上取決于正負兩極的材料。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，負極材料則主要是石墨和碳等。

既然鋰離子電池能夠實現循環使用，又具備能量高的優點，為何在新能源汽車發展的如今，科學家們卻仍然在不斷尋找新材料，來實現鋰電池的優化呢？

這是因為，鋰離子在兩極間與電解質之中來回移動，負極材料對于電池容量的影響非常大，目前常用的負極材料石墨，雖然儲電穩定性與耐用性高，但是石墨的比容量較低，難以滿足未來動力電池的需求。燃油汽車僅需要幾分鐘的加油時間便可行駛上百公里，而目前最先進的電動汽車仍需要一個小時左右才能使電池充到同樣的行駛里程的電量。

科學的魅力正在于不斷探索創新、突破不可能。有科學家預言，如果使用黑磷作為鋰電池的負極材料，有著比石墨高7倍的比容量，而且黑磷的導電性較好、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極材料，有望獲得400瓦時的快充鋰電子電池，使純電動車行車里程數達到1000千米，實現鋰電池負極材料的“破局”，開創一頁電池發展史上的新篇章。