鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。

　　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，而真正的鋰電池由于危險性大，很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。

　　鋰離子電池一般以石墨類碳材料為負(fù)極。

　　鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰電池。舉例來講，以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負(fù)極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓不需充電。這種電池也可以充電，但循環(huán)性能不好，在充放電循環(huán)過程中容易形成鋰結(jié)晶，造成電池內(nèi)部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。

　　炭材料鋰電池

　　后來，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負(fù)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。

　　搖椅式電池

　　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(fù)極→正極的運(yùn)動狀態(tài)。Li-ion Batteries就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象運(yùn)動員一樣在搖椅來回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫搖椅式電池。

　　主要種類

　　根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料的不同，鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池(Liquified Lithium-Ion Battery，簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(Polymer Lithium-Ion Battery，簡稱為PLB)。

　　鋰離子電池(Li--ion)

　　可充電鋰離子電池是目前手機(jī)、筆記本電腦等現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的電池，但它較為”嬌氣”，在使用中不可過充、過放(會損壞電池或使之報廢)。因此，在電池上有保護(hù)元器件或保護(hù)電路以防止昂貴的電池?fù)p壞。鋰離子電池充電要求很高，要保證終止電壓精度在±1%之內(nèi)，各大半導(dǎo)體器件廠已開發(fā)出多種鋰離子電池充電的IC，以保證安全、可靠、快速地充電。

　　手機(jī)基本上都是使用鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對延長電池壽命是十分重要的。它根據(jù)不同的電子產(chǎn)品的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式，并且有由幾個電池串聯(lián)并聯(lián)在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓，因?yàn)椴牧系淖兓?，一般?.7V，磷酸鐵鋰(以下稱磷鐵)正極的則為3.2V。充滿電時的終止充電電壓一般是4.2V，磷鐵3.65V。鋰離子電池的終止放電電壓為2.75V～3.0V(電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同，一般為3.0V，磷鐵為2.5V)。低于2.5V(磷鐵2.0V)繼續(xù)放電稱為過放，過放對電池會有損害。

　　鈷酸鋰類型材料為正極的鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時會降低放電時間(內(nèi)部會產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量)，并可能發(fā)生危險;但磷酸鐵鋰正極材料鋰電池，可以以20C甚至更大(C是電池的容量，如C=800mAh，1C充電率即充電電流為800mA)的大電流進(jìn)行充放電，特別適合電動車使用。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流，在使用中應(yīng)小于最大放電電流。鋰離子電池對溫度有一定要求，工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍，過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議，并要求有限流電路以免發(fā)生過流(過熱)。一般常用的充電倍率為0.25C～1C。在大電流充電時往往要檢測電池溫度，以防止過熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。

　　鋰離子電池充電分為兩個階段：先恒流充電，到接近終止電壓時改為恒壓充電。例一種800mAh容量的電池，其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA(充電率為1C)恒流充電，開始時電池電壓以較大的斜率升壓，當(dāng)電池電壓接近4.2V時，改成4.2V恒壓充電，電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10-50C(各廠設(shè)定值不一，不影響使用)時，認(rèn)為接近充滿，可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動定時器，過一定時間后結(jié)束充電)。

　　工作效率

　　鋰離子電池能量密度大，平均輸出電壓高。自放電小，好的電池，每月在2%以下(可恢復(fù))。沒有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃～60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達(dá)100%，而且輸出功率大。使用壽命長。不含有毒有害物質(zhì)，被稱為綠色電池。

　鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。習(xí)慣上，鋰離子進(jìn)入正極材料的過程叫嵌入，離開的過程叫脫嵌;鋰離子進(jìn)入負(fù)極材料的過程叫插入，離開的過程叫脫插。 鋰離子電池容易與下面兩種電池概念混淆：

　　鋰電池：雖然常常被用作為鋰離子電池的簡稱。但嚴(yán)格意義的鋰電池是鋰原電池，存在鋰單質(zhì)。

　　鋰離子聚合物電池：一種用聚合物取代液態(tài)有機(jī)溶劑的鋰離子電池，其安全性較好。

　　優(yōu)點(diǎn)

　　高能量密度：因電極材料不同而不同，按質(zhì)量計算，可達(dá)150～200Wh/kg(540～720kJ/kg);按體積計算，可達(dá)250～530Wh/L(0.9～1.9kJ/cm3)。

　　開路電壓高：因電極材料不同而不同，可達(dá)3.3～4.2V。

　　輸出功率大：因電極材料不同而不同，可達(dá)300～1500W/kg(@20秒)。

　　無記憶效應(yīng):磷酸鐵鋰鋰離子電池?zé)o記憶效應(yīng)，電池在未放空電的情況下可隨時充放電，使用維護(hù)簡便。

　　低自放電：<5%～10%/月。智能型鋰離子電池由于有內(nèi)建的監(jiān)測電路，這個監(jiān)測電路的工作電流甚至高于自放電電流。

　　工作溫度范圍寬：可在-20℃～60℃之間正常工作。

　　充、放電速度快

　　因此，鋰離子電池廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、軍工產(chǎn)品、航空產(chǎn)品等。

　　養(yǎng)生耐用（壽命提高）鋰電池深得養(yǎng)生之道，鋰電池平均壽命大概是4年左右，比鉛酸電池壽命要高1.5倍左右，充放電超過500次，電池使用無記憶，抗震性強(qiáng)。

　　鋰電池從小就打通奇經(jīng)八脈，使其在正常溫度下，鋰電池可以連續(xù)充電48小時不會出現(xiàn)電池膨脹漏液破裂等事故，容量保持在95%以上。并且在專用充電器下，可以進(jìn)行快速充放電。

電池技術(shù)發(fā)展方向

　　第一，在安全第一的前提下，提高鋰離子電池的比能量。鋰離子電池將長期是動力電池的主力，這一點(diǎn)是不容懷疑的。要發(fā)展高電位的正極，目前的重點(diǎn)是在發(fā)展三能材料以及高壓材料，但它的安全性能仍存在問題，需要大家重視。另外，要發(fā)展高安全性的負(fù)極，包括硅碳、鈦酸鋰、軟碳、硬碳。要發(fā)展長壽命、寬溫度范圍、高電壓電池，三元、鎳錳酸鋰正極的電池要提高安全性，這個問題現(xiàn)在很嚴(yán)重，估計在“十三五”期間實(shí)用的單體比能量不超過200Wh/kg，也就是說到“十三五”后期可以用到200Wh/kg的電池發(fā)展電動汽車。

　　安全第一，就是不要片面追求高比能量，現(xiàn)在這個傾向很嚴(yán)重，因?yàn)槎ǖ哪繕?biāo)是純電動汽車的續(xù)航里程要不斷提高，因此便要求電池的比能量不斷提高，而沒有把安全問題提到第一位來重視。蓄電池有不同的危險性，鋰離子電池要提高比能量，就一定要強(qiáng)調(diào)安全第一。要優(yōu)先使用高安全性的電池，寧愿犧牲一些比能量。在規(guī)模蓄電的設(shè)計中，要控制不發(fā)生“連鎖反應(yīng)”，即一個電池出了問題，其他周圍電池不要繼續(xù)發(fā)生燃燒爆炸的現(xiàn)象。在使用中，要堅持安全操作規(guī)程，不可“濫用”電池，造成不安全的現(xiàn)象發(fā)生。

　　磷酸鐵鋰電池的安全性高，價格低，用途廣。但是現(xiàn)在有一個說法認(rèn)為磷酸鐵鋰過時了，這種說法是不對的，這種安全性很好的電池，應(yīng)該把它用好。固態(tài)鋰電解質(zhì)需要研究，但在近期難起作用。電池研究≠電池使用。研究成熟了才可用，不成熟的電池拿出來使用必然要出問題。

　　第二，關(guān)于下一代的動力電池有一種說法是鋰硫電池，因?yàn)殇囯x子電池難以實(shí)現(xiàn)電動汽車500公里里程。日本NEDO提出，鋰硫、鋰氧是“后鋰離子電池”，這是單純從“理論比能量”一項(xiàng)考慮而得的推論，鋰硫電池“進(jìn)門容易”，而“越做越難”，只有解決了安全性低、循環(huán)次數(shù)低、能量轉(zhuǎn)換率低、放電倍率低、體積比能量低這“五低”問題才有可以用作車用動力電池，所以汽車指望使用鋰硫電池很難。鋰硫電池可以在其他要求不高的地方使用，但是在動力電池上，日本的這個提法仍需探討。

　　第三，“下下一代”動力電池有可能是鋰氧電池。這個不容易達(dá)成，因?yàn)槌藙偛配嚵螂姵卮嬖诘膯栴}之外，鋰氧電池里面既要有氧氣的還原作用，又要使得氧在上面產(chǎn)生，這個雙功能氧正極的問題是世界性的難題，多少年來都沒解決，現(xiàn)在指望把這個難題加到鋰氧電池上不太現(xiàn)實(shí)。國家可以支持個別團(tuán)隊堅持長期研究，但不能寄予過大的希望，這需要長時間技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的支持和積累。

　　第四，大力提高鉛炭電池性能與應(yīng)用。這個電池保持了鉛酸電池價廉、安全的優(yōu)點(diǎn)，原料易得、可靠，是我國“十二五”期間的重要成果。尤其部分荷電態(tài)高倍率放電循環(huán)壽命>20萬次，所以可以在電動汽車?yán)锩嬗泻芏嘈碌呢暙I(xiàn)。