锂离子电池工作原理介绍

锂离子电池发展

1970年，埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。电池组装完成后电池即有电压，不需充电。锂离子电池(Li-ionBatteries)是锂电池发展而来。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂结晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

1982年伊利诺伊理工大学(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

1992年日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。此类以钴酸锂作为正极材料的电池，至今仍是便携电子器件的主要电源。

锂离子电池的组成

钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列：

（1）正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。

（2）隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

（3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。

（4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。

（5）电池外壳——分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。

锂离子电池的应用

一、电动车的应用目前我国的电动车大部分还是采用的铅酸电池作为动力。则电池的本身质量就有十几公斤。如果采用锂离子电池，电池的质量只有约3公斤。所以，锂离子电池代替电动自行车的铅酸电池是必然趋势，这样电动车的轻快、便捷、安全、廉价将会受到越来越多人士的欢迎。二、电动汽车的应用对我国而言，汽车污染日益严重，尾气、噪音等对环境的破坏到了必须加以控制和治理的程度，特别是在一些人口稠密、交通拥挤的大中城市情况变得更加严重。因此，新一代的锂离子电池因其无污染、少污染、能源多样化的特征在电动汽车行业得到了大力的发展，所以锂离子电池的应用是解决目前状况的又一良策。三、特种航天的应用由于锂离子电池具有很强的优势，航天组织也将锂离子电池应用于航天任务中。目前锂离子电池在特种领域的主要作用是为发射和飞行中的校正、地面操作提供支持;同时有利于提高一次电池的功效并支持夜间作业。四、其它方面的应用小到从电子表手表、CD唱机、移动电话、MP3、MP4、照相机、摄影机、各种遥控器、剔须刀、手枪钻、儿童玩具等。大到从医院、宾馆、超市、电话交换机等场合的应急电源，电动工具都在广泛的使用锂离子电池

锂离子电池的应用领域

锂离子电池的前景

锂电池目前普遍应用于手机、移动电源与电动汽车领域，并在前两大领域应用成熟，而因为锂电池容量与体积成正比，目前的锂电池技术无法完美解决电动汽车续航与电池大小的问题，因此电动汽车与动力锂电池产业一直未得到消费者的认可，这让许多动力锂电池产业链(尤其是下游厂商)犯难。

随着新一代锂电池技术取得的突破性进展，加上政府对动力锂电池的推广与补贴，未来该产业将迎来发展良机。前瞻产业研究院提供《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》指出，未来锂电池需求量将大大提高，预计到2018年，锂电池产值将达860亿美元。新一代锂电池技术将促进锂电池市场快速发展，并为锂电池产业链厂商提供发展良机。