一、鋰離子電池名稱簡(jiǎn)介

現(xiàn)已廣泛被大家使用的鋰離子電池是由鋰電池發(fā)展而來(lái)的。所以在認(rèn)識(shí)鋰離子電池之前，我們先來(lái)介紹一下鋰電池。

舉例來(lái)講，以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的負(fù)極材料是鋰金屬，正極材料是碳材。按照大家習(xí)慣上的命名規(guī)律，我們稱這種電池為鋰電池。

鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負(fù)極材料是碳材。電池通過(guò)正極產(chǎn)生的鋰離子在負(fù)極碳材中的嵌入與遷出來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的充放電過(guò)程，為了區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的鋰電池，所以人們稱之為鋰離子電池。

二、鋰離子電池的廣泛用途

發(fā)展高科技的目的是為了使其更好的服務(wù)于人類。鋰離子電池自1990年問(wèn)世以來(lái)，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用于社會(huì)。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢(shì)迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，象大家熟知的移動(dòng)電話、筆記本電腦、小型攝像機(jī)等等，且越來(lái)越多的國(guó)家將該電池應(yīng)用于特種用途。應(yīng)用表明，鋰離子電池是一種理想的小型綠色電源。

三、鋰離子電池的主要構(gòu)成

（1）電池蓋

（2）正極----活性物質(zhì)為氧化鈷鋰

（3）隔膜----一種特殊的復(fù)合膜

（4）負(fù)極----活性物質(zhì)為碳

（5）有機(jī)電解液

（6）電池殼

四、鋰離子電池的優(yōu)越性能

我們經(jīng)常說(shuō)的鋰離子電池的優(yōu)越性是針對(duì)于傳統(tǒng)的鎳鎘電池（Ni/Cd）和鎳氫電池（Ni/MH）來(lái)講的。那么，鋰離子電池究竟好在哪里呢？

（1）工作電壓高

（2）比能量大

（3）循環(huán)壽命長(zhǎng)

（4）自放電率低

（5）無(wú)記憶效應(yīng)

（6）無(wú)污染

以下是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對(duì)比：

技術(shù)參數(shù)鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池

工作電壓（V）1.21.23.6

重量比能量(Wh/Kg)5065105-140

體積比能量(Wh/l)150200300

充放電壽命(次)5005001000

自放電率（%/月）25-3030-356-9

有無(wú)記憶效應(yīng)有有無(wú)

有無(wú)污染有無(wú)無(wú)

（注：充電速率均為1C）

五、鋰離子電池的工作原理

大家都已知道，鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負(fù)極是碳。鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)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。同樣道理，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過(guò)程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。

不難看出，在鋰離子電池的充放電過(guò)程中，鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)健將，在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個(gè)可愛(ài)的名字搖椅式電池。

六、鋰離子電池的組裝過(guò)程

鋰離子電池的工藝技術(shù)非常嚴(yán)格、復(fù)雜，這里只能簡(jiǎn)單介紹一下其中的幾個(gè)主要工序。

（1）制漿

用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合，經(jīng)高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。

（2）涂膜

將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面，烘干，分別制成正負(fù)極極片。

（3）裝配

按正極片--隔膜--負(fù)極片--隔膜自上而下的順序放好，經(jīng)卷繞制成電池極芯，再經(jīng)注入電解液、封口等工藝過(guò)程，即完成電池的裝配過(guò)程，制成成品電池。

（4）化成

用專用的電池充放電設(shè)備對(duì)成品電池進(jìn)行充放電測(cè)試，對(duì)每一只電池都進(jìn)行檢測(cè)，篩選出合格的成品電池，待出廠。

七、鋰離子電池的安全特性

鋰離子電池已非常廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對(duì)應(yīng)該是鋰離子電池的第一項(xiàng)考核指標(biāo)。對(duì)于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo)，國(guó)際上規(guī)定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足以下條件。

（1）短路：不起火，不爆炸

（2）過(guò)充電：不起火，不爆炸

（3）熱箱試驗(yàn)：不起火，不爆炸（150℃恒溫10min）

（4）針剌：不爆炸（用Ф3mm釘穿透電池）

（5）平板沖擊：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高處砸向電池）

（6）焚燒：不爆炸（煤氣火焰燒烤電池）

八、鋰離子電池安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的？

為了確保鋰離子電池安全可靠的使用，專家們進(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全設(shè)計(jì)，以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)。

（1）隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)

采用國(guó)際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達(dá)到135℃時(shí)，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可靠。

（2）向電液中加入添加劑

在電池過(guò)充，電池電壓高于4.2v的條件下，電液添加劑與電液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大副增加，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫。

（3）電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)

電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，電池升溫時(shí)，電池內(nèi)部活化過(guò)程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣。

（4）各種環(huán)境濫用試驗(yàn)

進(jìn)行各項(xiàng)濫用試驗(yàn)，如外部短路、過(guò)充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)，考察電池在實(shí)際使用環(huán)境下的性能情況。

九、鋰離子電池是一種新型綠色環(huán)保電池

“愛(ài)護(hù)環(huán)境，保護(hù)地球”是我們每一個(gè)人義不容辭的責(zé)任。如何把我們的環(huán)境理念在行動(dòng)上反應(yīng)出來(lái)呢？

作為電池消費(fèi)者，應(yīng)該購(gòu)買、使用新型綠色環(huán)保電池；作為電池制造商，應(yīng)該生產(chǎn)新型綠色環(huán)保電池。只有經(jīng)過(guò)大家的共同努力，才能創(chuàng)建、保護(hù)我們美麗和諧的自然環(huán)境。

新型綠色環(huán)保電池是指近年來(lái)已投入使用或正在研制開(kāi)發(fā)的一類高性能、無(wú)污染的電池。目前已經(jīng)大量使用的鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池和正在推廣使用的無(wú)汞堿性鋅錳電池以及正在研制開(kāi)發(fā)的鋰或鋰離子塑料電池、燃料電池、電化學(xué)貯能超級(jí)電容器都屬于新型綠色環(huán)保電池的范疇。此外，目前已廣泛應(yīng)用的利用太陽(yáng)能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)電池（又稱光伏發(fā)電），也屬于這一范疇。

鋰離子電池

鋰離子電池與鋰電池在很多方面都有顯著的不同。最明顯的不同是鋰離子電池可充電數(shù)百次，而鋰電池不能充電。從化學(xué)上講，制作鋰電池的材料是純金屬鋰，而鋰離子電池的制作材料是比金屬鋰穩(wěn)定得多的鋰的化合物。

與其他可充電電池相比，鋰離子電池能量密度高，即在一定的外形尺寸和重量下，鋰離子電池可比其他可充電電池儲(chǔ)存更多的電能。

鋰離子電池具有較高的工作電壓。一般鋰離子電池的工作電壓為3.7V,而鎳氫或鎳鎘電池的工作電壓是1.2V。所以通常在照相機(jī)上可使用單節(jié)鋰離子電池，而不像鎳鎘或鎳氫電池得用多節(jié)電池。

其次，鋰離子電池的自放電速率比其他可充電電池低。所以鋰離子電池在充電后保存電能的時(shí)間比其他可充電電池的長(zhǎng)。鎳鎘電池甚至在沒(méi)放入電器的情況下每天就自放掉1～5%的電池，而鋰離子電池在充電以后電能能保持幾個(gè)月。

簡(jiǎn)而言之，鋰離子電池與其他可充電電池相比，具有外形尺寸小，重量輕，工作電壓高，保存電能時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

蘋果電腦公司將當(dāng)前可再充電的鋰技術(shù)的最佳性能應(yīng)用在你的PowerBook，iBook或iPod上。你同樣可以在諸如手機(jī)和PDA等設(shè)備上發(fā)現(xiàn)這種業(yè)界領(lǐng)先的電池技術(shù)。蘋果電池能夠共享其他設(shè)備中共有的鋰技術(shù)特性。這些電池和其他可充電電池一樣，最終都需要更換。

業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)

鋰離子電池比鎳電池具有更高能密度。由于鋰是最輕的金屬，所以你一定會(huì)被這種重量更輕，壽命更長(zhǎng)的電池所吸引。只要你方便，你可以隨時(shí)為鋰離子電池充電，完全不用像鎳電池那樣，為了使其性能最大化，必須充滿電或定期放電。（如果充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鎳電池里的液體會(huì)結(jié)晶，阻止你將電充滿，進(jìn)而導(dǎo)致完全放電的不便之處。）

標(biāo)準(zhǔn)充電

大多數(shù)鋰離子電池使用一種快速充電方式，為設(shè)備充滿80%的電量，然后再轉(zhuǎn)換為連續(xù)補(bǔ)充式充電方式繼續(xù)充電。以iPod為例，如果你在充電的同時(shí)沒(méi)有使用它，大概一個(gè)小時(shí)即可充滿80%的電量，再需要2到3個(gè)小時(shí)就能為iPod充滿電量。你可以根據(jù)充電周期的要求對(duì)所有鋰離子電池進(jìn)行多次充電，但次數(shù)有限。

一個(gè)充電周期意味著用完電池的所有電量，但并不等同于充一次電。例如，你一天可以聽(tīng)iPod好幾個(gè)小時(shí)，只用了一半的電量，然后又為它充滿電。如果你第二天還如此，這只能算作一個(gè)充電周期，而不是兩個(gè)，因此，你可能要花去好幾天才完成一個(gè)周期。每完成一個(gè)充電周期，電量就會(huì)減少一點(diǎn)，雖然這樣，你在給筆記本電腦和iPod充過(guò)多次周期后，仍然會(huì)保留原始電量的80%。和其他充電電池一樣，最終你也需要用新電池替換它。

如何最有效的利用電量

你的電池維持設(shè)備使用時(shí)間的長(zhǎng)短取決于你的使用方法。例如，觀看DVD要比簡(jiǎn)單的文字處理耗電快很多。你可以遵循一些非常簡(jiǎn)單的操作步驟，最大效率的利用筆記本電腦或iPod的電池使用時(shí)間

什么是鋰離子電池

鋰離子電池俗稱“鋰電”，是目前綜合性能最好的電池體系。鋰離子電池負(fù)極是碳素材料，如石墨。正極是含鋰的過(guò)渡金屬氧化物，如LiMn2O4。

鋰離子電池具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1．工作電壓高。鋰離子電池的工作電壓在3.6V，是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓的三倍。

2．比能量高。鋰離子電池比能量目前已達(dá)140Wh／kg，是鎳鎘電池的3倍，鎳氫電池的1.5倍。

3．循環(huán)壽命長(zhǎng)。目前鋰離子電池循環(huán)壽命已達(dá)1000次以上，在低放電深度下可達(dá)幾萬(wàn)次，超過(guò)了其他幾種二次電池。

4．自放電小。鋰離子電池月自放電率僅為6％－8％，遠(yuǎn)低于鎳鎘電池（25～30％）及鎳氫電池（30～40％）。

5．無(wú)記憶效應(yīng)?？梢愿鶕?jù)要求隨時(shí)充電，而不會(huì)降低電池性能。

6．對(duì)環(huán)境無(wú)污染。鋰離子電池中不存在有害物質(zhì)，是名副其實(shí)的“綠色電池”。

漫話鋰離子電池

近幾年來(lái)，“鋰離子電池”一詞經(jīng)常在媒體中出現(xiàn)。生產(chǎn)鋰離子電池的企業(yè)不斷涌現(xiàn)。更多的投資家正躍躍欲試。鋰離子電池已經(jīng)進(jìn)入了人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)人類生活產(chǎn)生了重大影響。20世紀(jì)70年代，材料學(xué)界、物理學(xué)界和化學(xué)界同時(shí)對(duì)石墨嵌入化合物開(kāi)展了深入研究，發(fā)現(xiàn)鋰等金屬元素可以嵌入到石墨層間，形成石墨嵌入化合物。1990年，日本SONY公司研制出了鋰離子電池并開(kāi)始實(shí)現(xiàn)商品化，在二次電池的歷史上實(shí)現(xiàn)了一次飛躍。目前我國(guó)已成為小功率鋰離子電池的主要生產(chǎn)地，在鋰離子電池相關(guān)材料的研究和開(kāi)發(fā)方面也已取得很大的進(jìn)展，已經(jīng)或即將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?；蛟S你已擁有了手提電腦、手機(jī)或電動(dòng)車輛，但你是否了解這些電子產(chǎn)品的主要能量核心———鋰離子電池呢？作為一種新的高科技產(chǎn)品，它是怎樣發(fā)展起來(lái)的？它的工作原理是什么？它有什么優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)？目前的現(xiàn)狀和今后的發(fā)展方向是什么？本報(bào)特約我國(guó)鋰離子電池界的知名專家陳立泉教授對(duì)鋰離子電池作一基本的介紹，以期有所裨益。

信息、能源和環(huán)保是21世紀(jì)人類社會(huì)關(guān)心的主要課題。二次電池對(duì)三個(gè)問(wèn)題的解決都起著關(guān)鍵作用。鋰離子電池是最新型的二次電池，近十年來(lái)得到迅速發(fā)展，到2000年，全球鋰離子電池的銷售額已超過(guò)鎘鎳和氫鎳電池。鋰離子電池的應(yīng)用范圍不斷拓寬，從信息產(chǎn)業(yè)（移動(dòng)電話、PDA、筆記本電腦）到能源交通（電網(wǎng)調(diào)峰、電動(dòng)車輛），從太空（衛(wèi)星、飛船）到水下（特種、水下機(jī)器人），鋰離子電池在本世紀(jì)作為主要的二次電池，進(jìn)入了人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，為人類造福。

工作的原理

電池分一次電池和二次電池兩大類，前者是一次性的，如干電池。后者是可再充電的，也稱可充電池。目前二次電池主要有：鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。鋰離子電池，俗稱“鋰電”，是目前綜合性能最好的電池體系。鋰離子電池負(fù)極是碳素材料，如石墨。正極是含鋰的過(guò)渡金屬氧化物，如LiMn2O4。電解質(zhì)是含鋰鹽的有機(jī)溶液。通常鋰離子電池并不含金屬鋰。充電時(shí)，在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下鋰離子從正極晶格中脫出，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)，嵌入到負(fù)極晶格中。放電時(shí)，過(guò)程正好相反，鋰離子返回正極，電子則通過(guò)了用電器，由外電路到達(dá)正極與鋰離子復(fù)合。由于鋰離子電池不含任何貴重金屬，原材料都很便宜，降價(jià)空間很大，應(yīng)該是最便宜的電池。目前媒體經(jīng)常報(bào)道聚合物鋰電池或固態(tài)鋰電池，實(shí)際上它的主要部件：正極、負(fù)極和電解質(zhì)以及工作原理都和使用液體電解質(zhì)的鋰離子電池一樣，只是隔膜和包裝材料不同，因此，仍屬于鋰離子電池。與傳統(tǒng)的二次電池相比，鋰離子電池有突出的優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高鋰離子電池的工作電壓在3．6V，是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓的三倍。在許多小型電子產(chǎn)品上，一節(jié)電池即可滿足使用要求。這也是與其它二次電池的重大區(qū)別，因此只能用鋰離子電池專用充電器來(lái)充電，以免發(fā)生事故。比能量高鋰離子電池比能量目前已達(dá)140Wh／kg，是鎳鎘電池的3倍，鎳氫電池的1．5倍。循環(huán)壽命長(zhǎng)目前鋰離子電池循環(huán)壽命已達(dá)1000次以上，在低放電深度下可達(dá)幾萬(wàn)次，超過(guò)了其他幾種二次電池。自放電小鋰離子電池月自放電率僅為6－8％，遠(yuǎn)低于鎳鎘電池（25～30％）及鎳氫電池（30～40％）。無(wú)記憶效應(yīng)可以根據(jù)要求能夠隨時(shí)充電，而不會(huì)降低電池性能。對(duì)環(huán)境無(wú)污染鋰離子電池中不存在有害物質(zhì)，是名副其實(shí)的“綠色電池”。

基于上述優(yōu)點(diǎn)，可以預(yù)見(jiàn)，鋰離子電池將是未來(lái)二次高能電池的主要發(fā)展方向。

鋰離子電池

以鋰離子電池為材料的一種高能量密度電池。鋰離子電池還是一種智能電池，它可以與專用原裝智能充電器配合，達(dá)到最短的充電時(shí)間、最大的壽命周期及最大的容量。鋰離子電池是目前性能最好的電池。與同樣大小的鎳鎘電池、鎳氫電池相比，電量?jī)?chǔ)備最大，重量最輕、壽命最長(zhǎng)、充電時(shí)間最短，無(wú)記憶效應(yīng)。

什么是鋰離子電池

鋰離子電池俗稱“鋰電”，是目前綜合性能最好的電池體系。鋰離子電池負(fù)極是碳素材料，如石墨。正極是含鋰的過(guò)渡金屬氧化物，如LiMn2O4。

鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)：

1．工作電壓高，鋰離子電池的工作電壓在3．6V，是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓的三倍。

2．比能量高，鋰離子電池比能量目前已達(dá)140Wh／kg，是鎳鎘電池的3倍，鎳氫電池的1．5倍。

3．循環(huán)壽命長(zhǎng)，目前鋰離子電池循環(huán)壽命已達(dá)1000次以上，在低放電深度下可達(dá)幾萬(wàn)次，超過(guò)了其他幾種二次電池。

4．自放電小，鋰離子電池月自放電率僅為6－8％，遠(yuǎn)低于鎳鎘電池（25～30％）及鎳氫電池（30～40％）。5．無(wú)記憶效應(yīng)，可以根據(jù)要求隨時(shí)充電，而不會(huì)降低電池性能。

6．對(duì)環(huán)境無(wú)污染，鋰離子電池中不存在有害物質(zhì)，是名副其實(shí)的“綠色電池”。