中國(guó)粉體網(wǎng)訊 鋰離子電池：是一種二次電池（充電電池）,，主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作,。鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池,，通常人們俗稱其為鋰電池,。而真正的鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池,。由于鋰金屬的化學(xué)特性非�,；顫姡沟娩嚱饘俚募庸�,、保存,、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高,。所以,，鋰電池沒有得到長(zhǎng)期應(yīng)用。
鋰離子電池的發(fā)展歷程
鋰離子電池產(chǎn)生階段（1950—1980年）
1970年�,？松腗.S.Whittingham采用硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料,，金屬鋰作為負(fù)極材料，制成首個(gè)鋰電池,。
日本的三洋公司在1975年開發(fā)了LiMnO2電池（鋰電池）,，隨后鋰二次電池開始量產(chǎn),。這種電池負(fù)極采用的是金屬鋰材質(zhì)，在充放電過程中容易造成電池短路,，引起爆炸等安全性問題,，些因素?zé)o疑限制了鋰離子電池的發(fā)展。
鋰離子電池快速發(fā)展階段（1980—2000年）
1980年Armand提出以可嵌入式材料替代金屬鋰作為電池負(fù)極材料,。
1982年伊利諾伊理工大學(xué)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性,，人們嘗試?yán)娩囯x子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個(gè)可用的鋰離子石墨電極由貝爾實(shí)驗(yàn)室試制成功,。
1992年日本SONY公司最早開發(fā)了商業(yè)化的鋰離子電池,。用LiCoO2作為正極材料和碳作為負(fù)極材料，在充放電過程中,，沒有金屬鋰存在,，只有鋰離子，大地推動(dòng)了鋰離子電池商業(yè)化的進(jìn)程,。
鋰離子電池發(fā)展的新階段（2000年至今）
2000年以后鋰離子電池的發(fā)展逐漸成熟,，直至今日鋰離子電池在生活中的應(yīng)用隨處可見，小到手機(jī),、筆記本電腦,，大到電動(dòng)汽車、航空領(lǐng)域等,，極材料與負(fù)極材料也越來越豐富,。
鋰離子電池性能特點(diǎn)
鋰離子電池由于其比能量高、無(wú)記憶效應(yīng),、工作電壓高,、安全、壽命長(zhǎng)及循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn),，被廣泛用于電動(dòng)汽車,、電子設(shè)備以及儲(chǔ)能設(shè)備中。
①比能量高
鋰離子電池的質(zhì)量比能量是酸鉛電池的4倍,，是鎳鎘電池的2倍以上,。也就是說同樣儲(chǔ)能條件下體積僅是鎳鎘電池的一半。所以現(xiàn)代化的便攜式電子設(shè)備使用鋰離子電池可以減輕重量,，縮小體積,。
②工作電壓高
一般單體鋰離子電池的電壓約為3.6V，有些可達(dá)到4V以上,。是鉛酸電池的2倍，鎳鎘
電池和鎳氫電池的3倍,。
③循環(huán)使用壽命長(zhǎng)
80%DOD(放電深度)充放電可達(dá)1200次以上,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他電池,，具有非常高的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
④自放電小
一般月均放電率在10%以下,，Ni-Cd電池為25-30%,，Ni-MH電池為30-35%，不到鎳鎘電池和鎳氫電池的一半,。
⑤綠色,、實(shí)用
電池材料不會(huì)造成環(huán)境污染，被稱為“綠色電池”,；具有較好的加工靈活性,，可制成各種形狀的電池；工作溫度為-25~45℃,，隨著電解液和正極的改進(jìn),，期望能擴(kuò)寬到-40～70℃。
表1四種二次電池性能比較
鋰離子電池的工作原理
當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),，正極失去電子,，鋰離子從正極材料的晶格脫出，進(jìn)入電解池,，穿過隔膜后運(yùn)動(dòng)到負(fù)極,。同時(shí)到達(dá)負(fù)極一側(cè)的鋰離子嵌入到負(fù)極材料，此外電子也經(jīng)由外電路到達(dá)負(fù)極,，負(fù)極得到的電子與嵌入的鋰離子結(jié)合形成鋰碳層間化合物,。
當(dāng)電池放電時(shí)，發(fā)生相反的過程,。由此可見,，在充放電過程中，鋰離子和電子的運(yùn)動(dòng)方向是一致的,。不同的是鋰離子是在電路中往返運(yùn)動(dòng),，而電子則是經(jīng)過外電路傳輸。
鋰離子電池材料的分類
商業(yè)化使用的鋰離子電池的正極材料按結(jié)構(gòu)可以分為三類：
六方層狀晶體結(jié)構(gòu)的 LiCoO2
立方尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的 LiMn2O4
正交橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的 LiFePO4
負(fù)極材料分類：
電解質(zhì)分類：
電解質(zhì)鹽種類很多,，主要有LiPF6,、LiClO4和LiAsF6等。
LiPF6：離子電導(dǎo)率較好,、穩(wěn)定性也不錯(cuò)而且對(duì)環(huán)境污染較輕,，是目前首選的鋰離子電池電解質(zhì)，缺點(diǎn)是價(jià)格較高,。
LiClO4：是早期研究的電解質(zhì)鋰鹽,，具有很強(qiáng)的氧化性，容易引起電池安全性問題,，目前使用較少,。
LiAsF6：導(dǎo)電性較好,，但是As元素的毒性限制了它的使用。
鋰離子電池具有明顯優(yōu)于傳統(tǒng)二次電池的特點(diǎn),，但在實(shí)際應(yīng)用中也還是存在一些缺點(diǎn),，例如能量密度低、倍率性能不夠等問題,。所以下一步鋰離子電池的發(fā)展將重點(diǎn)在提升能量密度的方向,，其中包括采用金屬鋰作為負(fù)極材料、嵌入式化合物作為正極材料,、聚合物固態(tài)電解質(zhì)和采用鋰-硫電池,、鋰-空氣電池等。
