从化学角度探讨笔记本锂电池

本人学化学的，看了一些资料，探讨一下笔记本电池。

锂电池作为笔记本的最重要的组件之一，现在成为制约笔记本发展的最大瓶颈，其他电子产品都飞速发展，唯独电池组件，进展十分缓慢，就目前来看，要想提高笔记本电池的能量是十分困难的。

先看一下充电电池的发展历史，从铅酸电池到镍镉电池，再到锂离子电池，虽然电池容量不断提高，循环次数不断增加，但性能依然不能满足我们的需求。

锂离子电池的发展严重受限制于电池材料开发，尤其是锂离子电池的阳极材料，很难找到理想的化学物质，低压阳极材料如钒的氧化物系列、硫化钛等，电池的电压通常不超过3v，难以应用在笔记本上，因此高压型阳极材料如钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等受到广泛的应用。

根据图中的曲线大概可以看出来，镍酸锂的容量最高，但是电压不够平稳，价格适中。锰酸锂最便宜，价格大概只有钴酸锂的十分之一，但是容量较低，因此应用最多的还是钴酸锂阳极材料。

钴酸锂电压能达到4.5v，完全能够满足笔记本电池的要求，绝大部分的笔记本电池都是用的这种材料，但是其具有较高的毒性，性能下降较快，且锂离子可用范围也较小，只能在0.5-1之间，依然不是最理想的电池阳极材料。

一般认为，钴酸锂的放电过程会伴随三个晶相的可逆变化，由于锂的含量值只能在0.5和1之间，当钴酸锂中锂含量低于0.5的时候，将会出现第四个晶相的不可逆变化，因此，笔记本电池的过度放电是致命的操作。另外，钴酸锂是850度高温下经过碳酸锂和碳酸钴固相合成的，具有亚稳态的结构，会缓慢向稳态的四面体结构转变，对笔记本电池来说，长期不使用的话，也是会损失一部分性能的，当然这一过程是十分缓慢的，且可能是可逆的。

笔记本电池的性能与钴酸锂的晶体形貌以有密切的关系，结晶度越好，粒径越大，电化学性能就越好，但过大的颗粒也会导致锂离子传递受阻，不利于锂离子的深度插入。因此世界上各大公司都通过控制合成惨数来控制所得到的钴酸锂的性能。目前有些优良的钴酸锂甚至会参杂一些镍，使其同时具有钴酸锂与镍酸锂的优点。

目前电量较低的山寨笔记本电池的阳极材料很可能是价格十分便宜、容量较低的锰酸锂。

关于锂聚合物电池，以后有空我再补上。