現(xiàn)已廣泛被大家使用的鋰離子電池是由鋰電池發(fā)展而來(lái)的。所以在認(rèn)識(shí)鋰離子電池之前，我們先來(lái)介紹一下鋰電池。

舉例來(lái)講，以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的負(fù)極材料是鋰金屬，正極材料是碳材。按照大家習(xí)慣上的命名規(guī)律，我們稱這種電池為鋰電池。

鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負(fù)極材料是碳材。電池通過(guò)正極產(chǎn)生的鋰離子在負(fù)極碳材中的嵌入與遷出來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的充放電過(guò)程，為了區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的鋰電池，所以人們稱之為鋰離子電池。

鋰離子電池的廣泛用途

發(fā)展高科技的目的是為了使其更好的服務(wù)于人類。鋰離子電池自1990年問(wèn)世以來(lái)，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用于社會(huì)。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢(shì)迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，象大家熟知的移動(dòng)電話、筆記本電腦、小型攝像機(jī)等等，且越來(lái)越多的國(guó)家將該電池應(yīng)用于軍事用途。應(yīng)用表明，鋰離子電池是一種理想的小型綠色電源。

鋰離子電池的主要構(gòu)成

（1）電池蓋

（2）正極----活性物質(zhì)為氧化鈷鋰

（3）隔膜----一種特殊的復(fù)合膜

（4）負(fù)極----活性物質(zhì)為碳

（5）有機(jī)電解液

（6）電池殼

鋰離子電池的優(yōu)越性能

我們經(jīng)常說(shuō)的鋰離子電池的優(yōu)越性是針對(duì)于傳統(tǒng)的鎳鎘電池（Ni/Cd）和鎳氫電池（Ni/MH）來(lái)講的。那么，鋰離子電池究竟好在哪里呢？

（1）工作電壓高

（2）比能量大

（3）循環(huán)壽命長(zhǎng)

（4）自放電率低

（5）無(wú)記憶效應(yīng)

（6）無(wú)污染

以下是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對(duì)比：

鎳氫電池和鋰電池的區(qū)別 鎳鎘電池和鎳氫電池的區(qū)別

鎳氫電池

鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成，電量?jī)?chǔ)備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長(zhǎng)，并且對(duì)環(huán)境無(wú)污染，無(wú)記憶效應(yīng)。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。

鋰離子電池

以鋰離子電池為材料的一種高能量密度電池。鋰離子電池還是一種智能電池，它可以與專用原裝智能充電器配合，達(dá)到最短的充電時(shí)間、最大的壽命周期及最大的容量。鋰離子電池是目前性能最好的電池。與同樣大小的鎳鎘電池、鎳氫電池相比，電量?jī)?chǔ)備最大，重量最輕、壽命最長(zhǎng)、充電時(shí)間最短，無(wú)記憶效應(yīng)。

可充電電池主要有鉛酸蓄電池和堿性蓄電池兩種。目前使用的鎳鎘（NiCd）、鎳氫（NiMH）和鋰離子（Li-Ion）電池都是堿性電池。

鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH，負(fù)極板材料為吸氫合金。電解液通常用30%的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔維尼綸無(wú)紡布或尼龍無(wú)紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。

NiMH電池具有較好的低溫放電特性，即使在-20℃環(huán)境溫度下，采用大電流(以1C放電速率）放電，放出的電量也能達(dá)到標(biāo)稱容量的85%以上。但是，NiMH電池在高溫（+40℃以上）時(shí)，蓄電容量將下降5～10%。這種由于自放電（溫度越高，自放電率越大）而引起的容量損失是可逆的，幾次充放電循環(huán)就能恢復(fù)到最大容量。NiMH電池的開(kāi)路電壓為1.2V，與NiCd電池相同。

NiCd/NiMH電池的充電過(guò)程非常相似，都要求恒流充電。兩者的差別主要在快速充電的終止檢測(cè)方法上，以防止電池過(guò)充電。充電器對(duì)電池進(jìn)行恒流充電，同時(shí)檢測(cè)電池的電壓和其它參數(shù)。當(dāng)電池電壓緩慢上升達(dá)到一個(gè)峰值，對(duì)NiMH電池快速充電終止，而NiCd電池則當(dāng)電池電壓第一次下降了一個(gè)-△V時(shí)終止快速充電。為避免損壞電池，電池溫度過(guò)低時(shí)不能開(kāi)始快速充電，電池溫度Tmin低于10℃時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)入涓流充電方式。而電池溫度一旦達(dá)到規(guī)定數(shù)值后，必須立即停止充電。

鎳鎘電池

鎳鎘電池NiCd電池正極板上的活性物質(zhì)由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學(xué)反應(yīng)，其主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性。負(fù)極板上的活性物質(zhì)由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴(kuò)散性，防止結(jié)塊，并增加極板的容量?；钚晕镔|(zhì)分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后即成為電池的正負(fù)極板。極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開(kāi)。電解液通常用氫氧化鉀溶液。與其它電池相比，NiCd電池的自放電率（即電池不使用時(shí)失去電荷的速率）適中。NiCd電池在使用過(guò)程中，如果放電不完全就又充電，下次再放電時(shí)，就不能放出全部電量。比如，放出80%電量后再充足電，該電池只能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應(yīng)。當(dāng)然，幾次完整的放電/充電循環(huán)將使NiCd電池恢復(fù)正常工作。由于NiCd電池的記憶效應(yīng)，若未完全放電，應(yīng)在充電前將每節(jié)電池放電至1V以下。

鎳鎘電池和鎳氫電池的內(nèi)在關(guān)系

鎳氫電池和鎳鎘電池外形上相似，而且鎳氫電池的正極與鎳鎘電池也基本相同，都是以氫氧化鎳為正極，主要區(qū)別在于鎳鎘電池負(fù)極板采用的是鎘活性物質(zhì)，而鎳氫電池是以高能貯氫合金為負(fù)極，因此鎳氫電池具有更大的能量。同時(shí)鎳氫電池在電化學(xué)特性方面與鎳鎘電池亦基本相似，故鎳氫電池在使用時(shí)可完全替代鎳鎘電池，而不需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行任何改造。

鎳氫電池和鋰電池的區(qū)別

1、體積

可充電鋰電池由于它較普通鎳鎘/鎳氫電池具有體積小（相對(duì)）、重量輕、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，廣泛的被使用在很多新型移動(dòng)設(shè)備中。我們平常使用的移動(dòng)電話、筆記本電腦、PDA等移動(dòng)設(shè)備的電池已逐步為鋰電池所替代。鎳氫電池的記憶效應(yīng)不是很明顯，有一點(diǎn)，要急用時(shí)，不一定要放光電后再充，平時(shí)使用是最好是放光后再充足。

2、電量

鋰電池的比能量大，電池小巧；單個(gè)鋰電池的電壓是鎳氫電池的3倍；沒(méi)有記憶效應(yīng)，可隨用隨充。但也不能用一下就充，這樣充放電次數(shù)過(guò)多，就影響到電池的壽命。鋰電池不宜長(zhǎng)期貯存，時(shí)間久了會(huì)永久失去部分容量。最好是充電40%后，放在冰箱的冷藏箱內(nèi)保存。

3、充電方法

鋰電池的充電要求與鎳鎘/鎳氫電池不同，可充電的鋰電池單體電壓為3.6V（有的電池塊可能會(huì)標(biāo)稱3.7V）。隨著電量的充滿，鋰電池電壓會(huì)慢慢升高，這也是判斷鋰電池是否充滿的標(biāo)志，一般制造廠商推薦中止充電電壓為4.2V（單節(jié)鋰電電池的情況）。對(duì)鋰電池的充電一般采用限壓限流法，如果有朋友想要獨(dú)立對(duì)鋰電池充電，需要注意它的充電方法與鎳鎘/鎳氫電池所采用的恒流充電法不同，不能使用普通充鎳鎘/鎳氫電池的充電器。

鋰離子電池的工作原理

大家都已知道，鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負(fù)極是碳。

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

同樣道理，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過(guò)程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回到正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。

不難看出，在鋰離子電池的充放電過(guò)程中，鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)健將，在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個(gè)可愛(ài)的名字搖椅式電池。

鋰離子電池的組裝過(guò)程

鋰離子電池的工藝技術(shù)非常嚴(yán)格、復(fù)雜，這里只能簡(jiǎn)單介紹一下其中的幾個(gè)主要工序。

（1）制漿

用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合，經(jīng)高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。

（2）涂膜

將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面，烘干，分別制成正負(fù)極極片。

（3）裝配

按正極片--隔膜--負(fù)極片--隔膜自上而下的順序放好，經(jīng)卷繞制成電池極芯，再經(jīng)注入電解液、封口等工藝過(guò)程，即完成電池的裝配過(guò)程，制成成品電池。

（4）化成

用專用的電池充放電設(shè)備對(duì)成品電池進(jìn)行充放電測(cè)試，對(duì)每一只電池都進(jìn)行檢測(cè)，篩選出合格的成品電池，待出廠。

鋰離子電池的安全特性

鋰離子電池已非常廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對(duì)應(yīng)該是鋰離子電池的第一項(xiàng)考核指標(biāo)。對(duì)于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo)，國(guó)際上規(guī)定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足以下條件。

（1）短路：不起火，不爆炸

（2）過(guò)充電：不起火，不爆炸

（3）熱箱試驗(yàn)：不起火，不爆炸（150℃恒溫10min）

（4）針剌：不爆炸（用Ф3mm釘穿透電池）

（5）平板沖擊：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高處砸向電池）

（6）焚燒：不爆炸（煤氣火焰燒烤電池）

鋰離子電池安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的？

為了確保鋰離子電池安全可靠的使用，專家們進(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全設(shè)計(jì)，以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)。

（1）隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)

采用國(guó)際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達(dá)到135℃時(shí)，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可靠。

（2）向電液中加入添加劑

在電池過(guò)充，電池電壓高于4.2v的條件下，電液添加劑與電液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大副增加，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫。

（3）電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)

電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，電池升溫時(shí)，電池內(nèi)部活化過(guò)程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣。

（4）各種環(huán)境濫用試驗(yàn)

進(jìn)行各項(xiàng)濫用試驗(yàn)，如外部短路、過(guò)充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗(yàn)，考察電池在實(shí)際使用環(huán)境下的性能情況。

鋰離子電池是一種新型綠色環(huán)保電池

“愛(ài)護(hù)環(huán)境，保護(hù)地球”是我們每一個(gè)人義不容辭的責(zé)任。如何把我們的環(huán)境理念在行動(dòng)上反應(yīng)出來(lái)呢？

作為電池消費(fèi)者，應(yīng)該購(gòu)買、使用新型綠色環(huán)保電池；作為電池制造商，應(yīng)該生產(chǎn)新型綠色環(huán)保電池。只有經(jīng)過(guò)大家的共同努力，才能創(chuàng)建、保護(hù)我們美麗和諧的自然環(huán)境。

新型綠色環(huán)保電池是指近年來(lái)已投入使用或正在研制開(kāi)發(fā)的一類高性能、無(wú)污染的電池。目前已經(jīng)大量使用的鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池和正在推廣使用的無(wú)汞堿性鋅錳電池以及正在研制開(kāi)發(fā)的鋰或鋰離子塑料電池、燃料電池、電化學(xué)貯能超級(jí)電容器都屬于新型綠色環(huán)保電池的范疇。此外，目前已廣泛應(yīng)用的利用太陽(yáng)能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)電池（又稱光伏發(fā)電），也屬于這一范疇。