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

舉例來講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的負極材料是鋰金屬，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，負極材料是碳材。電池通過正極產(chǎn)生的鋰離子在負極碳材中的嵌入與遷出來實現(xiàn)電池的充放電過程，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年問世以來，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。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，象大家熟知的移動電話、筆記本電腦、小型攝像機等等，且越來越多的國家將該電池應(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）負極----活性物質(zhì)為碳

（5）有機電解液

（6）電池殼

鋰離子電池的優(yōu)越性能

我們經(jīng)常說的鋰離子電池的優(yōu)越性是針對于傳統(tǒng)的鎳鎘電池（Ni/Cd）和鎳氫電池（Ni/MH）來講的。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

（4）自放電率低

（5）無記憶效應(yīng)

（6）無污染

以下是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對比：

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，電量儲備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，并且對環(huán)境無污染，無記憶效應(yīng)。鎳氫電池的缺點是價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，達到最短的充電時間、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，電量儲備最大，重量最輕、壽命最長、充電時間最短，無記憶效應(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紡布或尼龍無紡布等。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，放出的電量也能達到標(biāo)稱容量的85%以上。但是，NiMH電池在高溫（+40℃以上）時，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電池的開路電壓為1.2V，與NiCd電池相同。

NiCd/NiMH電池的充電過程非常相似，都要求恒流充電。兩者的差別主要在快速充電的終止檢測方法上，以防止電池過充電。充電器對電池進行恒流充電，同時檢測電池的電壓和其它參數(shù)。當(dāng)電池電壓緩慢上升達到一個峰值，對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-△V時終止快速充電。為避免損壞電池，電池溫度過低時不能開始快速充電，電池溫度Tmin低于10℃時，應(yīng)轉(zhuǎn)入涓流充電方式。而電池溫度一旦達到規(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)，其主要作用是增強導(dǎo)電性。負極板上的活性物質(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。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（即電池不使用時失去電荷的速率）適中。NiCd電池在使用過程中，如果放電不完全就又充電，下次再放電時，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極，因此鎳氫電池具有更大的能量。同時鎳氫電池在電化學(xué)特性方面與鎳鎘電池亦基本相似，故鎳氫電池在使用時可完全替代鎳鎘電池，而不需要對設(shè)備進行任何改造。

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?。ㄏ鄬Γ?、重量輕、自放電率低、無記憶效應(yīng)的優(yōu)點，廣泛的被使用在很多新型移動設(shè)備中。我們平常使用的移動電話、筆記本電腦、PDA等移動設(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，要急用時，不一定要放光電后再充，平時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；單個鋰電池的電壓是鎳氫電池的3倍；沒有記憶效應(yīng)，可隨用隨充。但也不能用一下就充，這樣充放電次數(shù)過多，就影響到電池的壽命。鋰電池不宜長期貯存，時間久了會永久失去部分容量。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（有的電池塊可能會標(biāo)稱3.7V）。隨著電量的充滿，鋰電池電壓會慢慢升高，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）。對鋰電池的充電一般采用限壓限流法，如果有朋友想要獨立對鋰電池充電，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)對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達負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)對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說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程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態(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)秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字搖椅式電池。

鋰離子電池的組裝過程

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

（1）制漿

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

（2）涂膜

將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面，烘干，分別制成正負極極片。

（3）裝配

按正極片--隔膜--負極片--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、封口等工藝過程，即完成電池的裝配過程，制成成品電池。

（4）化成

用專用的電池充放電設(shè)備對成品電池進行充放電測試，對每一只電池都進行檢測，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應(yīng)該是鋰離子電池的第一項考核指標(biāo)。對于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo)，國際上規(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）過充電：不起火，不爆炸

（3）熱箱試驗：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現(xiàn)的？

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

（1）隔膜135℃自動關(guān)斷保護

采用國際先進的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達到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，電池升溫達到135℃時，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，電池內(nèi)部活化過程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達到一定程度刻痕破裂、放氣。

（4）各種環(huán)境濫用試驗

進行各項濫用試驗，如外部短路、過充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時對電池進行溫度沖擊試驗和振動、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗，考察電池在實際使用環(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

“愛護環(huán)境，保護地球”是我們每一個人義不容辭的責(zé)任。如何把我們的環(huán)境理念在行動上反應(yīng)出來呢？

作為電池消費者，應(yīng)該購買、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)過大家的共同努力，才能創(chuàng)建、保護我們美麗和諧的自然環(huán)境。

新型綠色環(huán)保電池是指近年來已投入使用或正在研制開發(fā)的一類高性能、無污染的電池。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汞堿性鋅錳電池以及正在研制開發(fā)的鋰或鋰離子塑料電池、燃料電池、電化學(xué)貯能超級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)用的利用太陽能進行光電轉(zhuǎn)換的太陽電池（又稱光伏發(fā)電），也屬于這一范疇。