鋰電池是什么？

“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。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀70年代時，M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的?？沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

2018年10月，南開大學梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學賴超課題組合作成功制備了石墨烯三維多孔載體，可實現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”。自從2007年蘋果公司發(fā)布智能手機，隨后又推出平板電腦以來，全球便進入了智能化時代，對智能手機和平板電腦的強烈需求快速推動了數(shù)碼鋰電池的銷量，其中以手機鋰電池銷量最大。

鋰金屬電池和鋰離子電池的構成和反應？

鋰金屬電池：

鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。（放電反應：Li+MnO2=LiMnO2）

鋰離子電池：

鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。（充電正極上發(fā)生的反應為

LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)

充電負極上發(fā)生的反應為

6C+XLi++Xe- = LixC6

充電電池總反應：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6）

正極

正極材料：可選的正極材料很多，主流產(chǎn)品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照：

LiCoO2 3.7 V 140 mAh/g

Li2Mn2O 44.0 V 100 mAh/g

LiFePO43.3 V 100 mAh/g

Li2FePO4F 3.6 V 115 mAh/g

正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。

充電時：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-

放電時：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4

負極

負極材料：多采用石墨。新的研究發(fā)現(xiàn)鈦酸鹽可能是更好的材料。負極反應：放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入。

充電時：xLi+ + xe- + 6C → LixC6

放電時：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C

鋰電池的能量密度(Wh/kg)是指單位重量的電池能儲存的能量多少，主要由電池的材料特性決定。按普通鉛酸電池的能量密度約為40Wh/kg計算，如果使用鉛酸電池驅(qū)動家用汽車行駛200公里以上，則需要將近1噸的電池。因此把電池重量控制在一定范圍的前提下，電池的能量密度越大，汽車的續(xù)航里程就越長。

能量密度數(shù)值理應是越高越好，但電池是能量高度集中的小型裝置，當更小體積里聚集更多能量時，如果使用不當，比如溫度升高或突然遇到劇烈碰撞，其產(chǎn)生的后果甚至可以和炸彈相提并論。

根據(jù)新能源研究院真鋰研究發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2018年6月份之后，120Wh/kg的電池包的裝機量占比達到了約95%，而一年前的6月該比重僅為7.3%。也就是說國內(nèi)電池系統(tǒng)能量密度的進步數(shù)以“驚人的速度”遠遠超過了海外。