简介三元锂电池的“前世今生”

关于锂电池，想必我们并不陌生，可是对于锂电池的历史，我们又知道多少呢？赶快跟着小编一块学习吧！

锂离子电池发明历史与未来发展

手机电池一般分为镍电池和锂电池，其中，镍电池容量低，有记忆效应，并存在自放电现象，且制造材料还有环境污染的问题，所以在手机行业没有延续下来。虽然“锂电池”的诞生弥补了镍电池的不足，并且其高能、环保的特性，使它成为时下手机行业唯一的源动力，但人们对手机上“锂电池”的理解还存在一定误区，因为从严格意义上来讲，锂电池不可充电，既然不可充电，那手机上用的是什么？或者说是什么样的锂电池？下面小编就为大家一一解答。

首先，我们来看看什么是锂电池，其实，从严格意义上讲锂电池就是锂原电池，内含纯态的锂金属，为一次性使用、不可充电的电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数的几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

在锂电池出现之前，原电池可以说是它的鼻祖，那原电池又是如何诞生的呢？这要追溯到18世纪末期，当时意大利生物学家伽伐尼正在进行著名的青蛙实验，当用金属手术刀接触蛙腿时，发现蛙腿会抽搐，多次实验后伽伐尼认为这可能是“动物电”。

而伽伐尼的朋友伏打看到这一现象，经过多次实验，发现只要有两种不同金属互相接触，中间隔以湿的硬纸、皮革或其他海绵状的东西，不管有没有蛙腿，都有电流产生，从而否定了“动物电”的观点。因为伏打认识到蛙腿收缩只是放电过程的一种表现，两种不同金属的接触才是电流现象的真正原因。于是，伏打列出了锌－铅－锡－铁－铜－银－金的次序，这就是著名的伏打序列。1800年，伏打据此原理设计出了被称为伏打电堆的装置，锌为负极，银为正极，用盐水作电解质溶液。

以上的小故事只是原电池的发明史，之后被人们经常使用的原电池有锌－锰干电池、锌－汞电池、锌－银扣式电池及锂电池等。其中，锂电池源于伟大的发明家爱迪生，它是由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，不过，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属在加工、保存、使用方面，对环境要求非常高，所以在那个年代锂电池长期没有得到应用。时至今日，随着科学技术发展，锂电池已成主流。既然锂电池在当下已成主流，那其有哪些优点和缺点呢？我们先来看看它的优点：1、能量比较高2、使用寿命长；3、额定电压高；4、自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，不到镍氢电池的1/20；5、高低温适应性强，能在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；6、绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质；7、生产基本不消耗水，对缺水的国家来说正合适。缺点方面：1、锂电池的安全性差，有爆炸的危险；2、生产要求条件高，成本也随之上涨；3、使用条件有限制，高低温使用危险大。

如今，手机中常见的电池就是锂离子电池，但锂离子电池的电解质是流动的，受到外力摔打或者使用不符合标准的充电器，都有可能引起爆炸。其实，只要我们从正规渠道购买手机，使用得当是可以避免这类事情发生的。

既然手机采用锂离子电池，那它和上文介绍的锂电池区别在哪呢？这要从锂电池的早期研发说起，由于锂电池自放电率极低，放电电压平缓，其最早应用在心脏起搏器中，从而使植入人体的起搏器能够长期运作。

而在1992年索尼成功开发出商用锂离子电池。该电池可重复充电的特性，使其迅速成为移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的源动力。同时也让这些电子设备的重量和体积大大减小，使用时间相应延长，并且锂离子电池中不含有重金属镉，与镍镉电池相比，大大减少了对环境的污染。要说两者最大的区别，可以理解为锂电池只能使用一次，而锂离子电池可以重复使用。当然，锂离子电池也可以看做是锂电池的衍生产品。

此外，之前的手机行业还用镍电池做过一段时间源动力，然而，就像本文前言说的那样，由于镍电池对环境有污染，并且有记忆效应以及自放电现象，所以锂离子电池诞生后，以自身众多优点成为厂商青睐的对象，而镍电池则被打入“冷宫”，这也是为什么当下手机市场中都用锂离子电池的原因。

说到这，不知你是否走出对手机电池认知的误区，首先，锂离子电池只是锂电池中的一种，也可以看成是锂电池的改良版，而锂电池是原电池的分支，并且只能使用一次还不可充电，所以从严格意义上讲，锂离子电池才可称之为手机电池。而锂离子电池又和镍电池有何不同呢？这点从上文的介绍中就可看出端倪，由于镍电池有记忆效应，所以需要用户先把新机的剩余电量用光，在反复充电几次后，从而发挥最大效能，这对现在的年轻人来说操作起来非常繁琐。

然而，现在还有不少人沿用了镍电池时代的充电习惯，这对使用锂离子电池的手机来说，会大幅降低电池寿命，因为锂离子电池无记忆性，用户在使用过程中，可随用随充，只要不过放或者过冲，减少充电周期，延长手机电池的寿命不是问题。

这里小编为大家解释一下何谓充电周期？其实，一个充电周期就是指电池电量由满用到空，再又空充到满的过程，不过，这不等于充了一次电，例如，当电池电量第一天用到一半时，又为它充满电，第二天亦是如此，两次下来只能算一个周期，而不是两个。所以有些人非要用完电再充满的做法显然不可取，而一些高品质的电池经过数个充电周期后，依然会保留原始容量的80%。

当下的锂离子电池只不过是为提升手机续航的技术应用，相信在不久的将来会有更为先进的技术来代替锂离子电池，也许是液体或气体，但从整个行业走向来看，为电池超快速充电，似乎成为更容易实现的技术。

此外，在过去的时间里，也有不少厂商为手机续航拿出解决方案，像LG的太阳能充电、燃料供电等技术，它们的工作原理顾名思义，太阳能供电就是利用光能实现充电，而燃料供电则是通过正常燃料中提取出的氢气与氧气发生反应，把化学能转化成电能，同时排放出没有污染的水。同样重量的燃料电池提供的电量可达锂离子电池的10倍。

既然原先有锂离子电池外的解决方案，那为何到现在也没解决手机的续航问题？这是因为太阳能转换效率低，并且未具备市场竞争条件，而燃料电池最直接的原因就是造价高，所以从目前来看锂离子电池依旧无法替代。

展望未来，今后手机电池技术的研发方向应该会向小体积、高续航方面发展，因为只有把手机电池的体积控制下来，才能让手机更好用，但应该是先解决续航，还是解决体积问题？不知消费者怎么看，小编就此说下自己的观点，看看当下手机的厚度，没有最薄只有更薄，所以笔者认为优先解决续航问题，才是厂商的首要任务。

点评：以上是有关手机锂电池历史回顾与未来发展。事实上，到了今天，除了手机与移动电源普遍使用锂电池外，电动汽车里锂电池也有着非常广泛的应用。与手机应用不同的是，锂电池在新能源汽车应用中，还引发着一场电池材料的路线之争呢！

在新能源汽车锂电池中使用的正极材料，目前主要有磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂和锰酸锂几种。磷酸铁锂能量密度较低，每公斤120Wh左右，但热稳定性最好，安全性较高，不易爆燃，采用它的国内代表车企是比亚迪。三元材料能量密度可做到每公斤150Wh，甚至200Wh，采用它的电动汽车更轻，续航里程更长，但是安全性受到质疑，代表车企是特斯拉，以及日产聆风等国外车企。

三元材料和磷酸铁锂的路线之争由来已久。自2004年引入中国以来，磷酸铁锂一直是中国动力电池的主流路线，锰酸锂和三元材料使用者寥寥可数。但特斯拉在2013年一季度的盈利，瞬间放大了三元材料的优势。中银国际的报告认为：“之所以是特斯拉而非聆风让市场热捧三元材料，与其采用全球供应链采购，从而能拉动整个行业发展有很大关系，同时特斯拉确实很会营销。”

一方面是特斯拉的成功，打消了很多车企的担忧。另一方面，2012年10月16日，财政部、工信部、科技部等三部委，曾公布《关于组织申报2012年度新能源汽车产业技术创新工程项目的通知》。通知给出的技术创新目标是2015年电池单体的能量密度达到每公斤180Wh以上(模块能量密度达到每公斤150Wh以上)。德联资本投资总监刘赜向记者表示，三部委提到的密度要求，肯定不会暗指采用那个材料，但用“能量密度”一衡量，目前只有三元材料能达到。

上述通知并非强制性要求，但给车企提出了能量密度的要求，加之特斯拉效应，国内车企纷纷宣布转向。在2014年北京车展上，江淮、奇瑞、北汽、众泰等厂家都表示，在最新的车型中将采用三元材料。这种情况也引起多位业内人士的担心。一位锂电资深人士表示，特斯拉厉害之处在于采用松下提供的电芯，但独创了电芯的封装和电池管理系统。国内很多车厂和电池厂奔着补贴而去，但现在国内电池厂商能否提供一致性强的电芯，做好封装和电池管理系统，都还存疑，安全性很难评估。