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。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)特性非常活潑，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。現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。鋰電池原理、性能及應(yīng)用簡介

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。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)特性非常活潑，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。現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池材料

鋰電池負(fù)極材料大體分為以下幾種：

第一種是碳負(fù)極材料：

目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)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(fù)極材料：

錫基負(fù)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(jià)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(fù)極材料，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

第四種是合金類負(fù)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(jí)負(fù)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(dòng)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充放電次數(shù)。

鋰離子電池主要優(yōu)點(diǎn)

1、能量比比較高。具有高儲(chǔ)存能量密度，目前已達(dá)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(dá)到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C(100%DOD)充放電，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(dòng)汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到15-30C充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動(dòng)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(qiáng)，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(bào)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(shí))kg是千克(重量單位)，L是升(體積單位)。

鋰電池的缺點(diǎn)

1、鋰原電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

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(hù)線路，防止電池被過充過放電。

4、生產(chǎn)要求條件高，成本高。

鋰電池的特征

1、高能量密度

鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘的20-30%，鎳氫的35-50%。

2、高電壓

一個(gè)鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V(平均值)，相當(dāng)于三個(gè)串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池。

3、無污染

鋰離子電池不含有諸如鎘、鉛、汞之類的有害金屬物質(zhì)。

4、不含金屬鋰

鋰離子電池不含金屬鋰，因而不受飛機(jī)運(yùn)輸關(guān)于禁止在客機(jī)攜帶鋰電池等規(guī)定的限制。

5、循環(huán)壽命高

在正常條件下，鋰離子電池的充放電周期可超過500次，磷酸亞鐵鋰(以下稱磷鐵)則可以達(dá)到2000次。

6、無記憶效應(yīng)

記憶效應(yīng)是指鎳鎘電池在充放電循環(huán)過程中，電池的容量減少的現(xiàn)象。鋰離子電池不存在這種效應(yīng)。

7、快速充電

使用額定電壓為4.2V的恒流恒壓充電器，可以使鋰離子電池在1.5--2.5個(gè)小時(shí)內(nèi)就充滿電)而新開發(fā)的磷鐵鋰電，已經(jīng)可以在35分鐘內(nèi)充滿電。

鋰電池的應(yīng)用

隨著二十世紀(jì)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(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)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(biāo)稱電壓，更適合作集成電路電源，廣泛用于計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、手表中。

現(xiàn)在，鋰離子電池大量應(yīng)用在手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)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。

鋰電池的發(fā)展前景

鋰電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，郵電通訊的不間斷電源，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、特種裝備、特種航天等多個(gè)領(lǐng)域。

鋰離子電池以其特有的性能優(yōu)勢已在便攜式電器如手提電腦、攝像機(jī)、移動(dòng)通訊中得到普遍應(yīng)用。目前開發(fā)的大容量鋰離子電池已在電動(dòng)汽車中開始試用，預(yù)計(jì)將成為21世紀(jì)電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿﹄娫粗唬⒃谌嗽煨l(wèi)星、特種航天和儲(chǔ)能方面得到應(yīng)用。隨著能源的緊缺和世界的環(huán)保方面的壓力。鋰電現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車行業(yè)，特別是磷酸鐵鋰材料電池的出現(xiàn)，更推動(dòng)了鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用。