鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用?，F(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池發(fā)展進程

由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高，所以鋰電池生產(chǎn)要在特殊的環(huán)境條件下進行。但是由于鋰電池的很多優(yōu)點，鋰電池被廣泛的應(yīng)用在電子儀表、數(shù)碼和家電產(chǎn)品上。但是，鋰電池多數(shù)是二次電池，也有一次性電池。少數(shù)的二次電池的壽命和安全性比較差。后來，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負極，以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。在Li-ion的充放電過程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態(tài)。Li-ionBatteries就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象運動員一樣在搖椅來回奔跑。所以Li-ionBatteries又叫搖椅式電池。隨著數(shù)碼產(chǎn)品如手機、筆記本電腦等產(chǎn)品的廣泛使用，鋰離子電池以優(yōu)異的性能在這類產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，并在近年逐步向其他產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。1998年，天津電源研究所開始商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池。習(xí)慣上，人們把鋰離子電池也稱為鋰電池，現(xiàn)在鋰離子電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池材料

鋰電池負極材料大體分為以下幾種：第一種是碳負極材料：目前已經(jīng)實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。第二種是錫基負極材料：錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。第三種是含鋰過渡金屬氮化物負極材料，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。第四種是合金類負極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。第五種是納米級負極材料：納米碳管、納米合金材料。第六種納米材料是納米氧化物材料：目前合肥翔正化學(xué)科技有限公司根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場發(fā)展最新動向，諸多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統(tǒng)的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大的提高鋰電池的沖放電量和沖放電次數(shù)。

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鋰離子電池主要優(yōu)點

1、比能量比較高。具有高儲存能量密度，目前已達到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍；2、使用壽命長，使用壽命可達到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池用1CDOD充放，有可以使用10,000次的記錄；3、額定電壓高（單體工作電壓為3.7V或3.2V），約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組；4、具備高功率承受力，其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力，便于高強度的啟動加速；5、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20；6、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-6；7、高低溫適應(yīng)性強，可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在-45℃環(huán)境下使用；8、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。9、生產(chǎn)基本不消耗水，對缺水的我國來說，十分有利。比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時；kg是千克(重量單位)，L是升(體積單位)。鋰電池的缺點：1、鋰原電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險。2、鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，安全性較差。3、鋰離子電池均需保護線路，防止電池被過充過放電。4、生產(chǎn)要求條件高，成本高。

鋰原電池簡介：

鋰--二氧化錳電池(CR)以金屬鋰為負極，以經(jīng)過熱處理的二氧化錳為正極，隔離膜采用PP或PE膜，圓柱型電池與鋰離子電池隔膜一樣，電解液為高氯酸鋰的有機溶液，圓柱式或扣式。電池需要在濕度≤1%的干燥環(huán)境下生產(chǎn)。特點：低自放電率，年自放電可≤1%，全密封(金屬焊接，lazerseal)電池可滿足10年壽命，半密封電池一般是5年，如果工作控制不好的話，還達不到這個壽命。在圓柱型鋰錳電池開發(fā)方面做得比較好的億緯，目前已實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，電池可以做到短路、過放電等測試不爆炸。一般在臺式電腦的主板上，有一個扣式的鋰電池，提供微弱的電流，可以正常使用3年左右，一些賓館的門禁卡、儀器儀表等也使用鋰--二氧化錳電池，近年來使用量逐年下降。鋰--亞硫酰氯電池以金屬鋰為負極，正極和電解液為亞硫酰氯（氯化亞砜），圓柱式電池，裝配完成即有電，電壓3.6V，是工作電壓最平穩(wěn)的電池種類之一，也是目前單位體積（質(zhì)量）容量最高的電池。適合在不能經(jīng)常維護的電子儀器設(shè)備上使用，提供細微的電流。其他鋰電池還有鋰--硫化亞鐵電池、鋰--二氧化硫電池等。鋰離子電池的結(jié)構(gòu)鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和方型。

電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰（或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等）及鋁箔組成的電流收集極。負極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件（部分圓柱式使用），以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時保護電池不受損壞。單節(jié)鋰電池的電壓為3.7V（磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V），電池容量也不可能無限大，因此，常常將單節(jié)鋰電池進行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場合的要求。鋰電池的應(yīng)用隨著二十世紀微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。最早得以應(yīng)用的是鋰亞原電池，用于心臟起搏器中。由于鋰亞電池的自放電率極低，放電電壓十分平緩。使得起搏器植入人體長期使用成為可能。鋰錳電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源，廣泛用于計算機、計算器、手表中?，F(xiàn)在，鋰離子電池大量應(yīng)用在手機、筆記本電腦、電動工具、電動車、路燈備用電源、航燈、家用小電器上，可以說是最大的應(yīng)用群體。