鋰電池的概述

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。

鋰電池的特點

1、具有更高的重量能量比、體積能量比；

2、電壓高，單節(jié)鋰電池電壓為3.6V，等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓；

3、自放電小可長時間存放，這是該電池最突出的優(yōu)越性；

4、無記憶效應(yīng)。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應(yīng)，所以鋰電池充電前無需放電；

5、壽命長。正常工作條件下，鋰電池充/放電循環(huán)次數(shù)遠大于500次；

6、可以快速充電。鋰電池通常可以采用0.5～1倍容量的電流充電，使充電時間縮短至1～2小時；

7、可以隨意并聯(lián)使用；

8、由于電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對環(huán)境無污染，是當代最先進的綠色電池；

9、成本高。與其它可充電池相比，鋰電池價格較貴。

編輯本段鋰電池的結(jié)構(gòu)

鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和長方型。

電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。正極包括由鋰和二氧化鈷組成的鋰離子收集極及由鋁薄膜組成的電流收集極。負極由片狀碳材料組成的鋰離子收集極和銅薄膜組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件，以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時保護電池不受損壞。

單節(jié)鋰電池的電壓為3.6V，容量也不可能無限大，因此，常常將單節(jié)鋰電池進行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場合的要求。

編輯本段鋰電池的應(yīng)用

隨著二十世紀微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。

最早得以應(yīng)用于心臟起搏器中。由于鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩。使得起搏器植入人體長期使用成為可能。

鋰電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計算機，計算器，照相機、手表中。

編輯本段鋰電池的研究

為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對各種材料進行了研究。從而制造出前所未有的產(chǎn)品。比如，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫酰氯電池就非常有特點。它們的正極活性物質(zhì)同時也是電解液的溶劑。這種結(jié)構(gòu)只有在非水溶液的電化學體系才會出現(xiàn)。所以，鋰電池的研究，也促進了非水體系電化學理論的發(fā)展。除了使用各種非水溶劑外，人們還進行了聚合物薄膜電池的研究。

編輯本段鋰離子電池的作用

鋰離子電池目前由液態(tài)鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)兩類。其中，液態(tài)鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極采用鋰化合物LiCoO2或LiMn2O4，負極采用鋰-碳層間化合物。鋰離子電池由于工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量高、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長，是21世紀發(fā)展的理想能源。

1992年Sony成功開發(fā)鋰離子電池。它的實用化，使人們的移動電話、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備重量和體積大大減小。使用時間大大延長。由于鋰離子電池中不含有重金屬鉻，與鎳鉻電池相比，大大減少了對環(huán)境的污染。

編輯本段鋰離子電池發(fā)展史

鋰電池和鋰離子電池是20世紀開發(fā)成功的新型高能電池。這種電池的負極是金屬鋰，正極用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代進入實用化。因其具有能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于特種和民用小型電器中，如移動電話、便攜式計算機、攝像機、照相機等、部分代替了傳統(tǒng)電池。

編輯本段鋰離子電池發(fā)展前景

鋰離子電池以其特有的性能優(yōu)勢已在便攜式電器如手提電腦、攝像機、移動通訊中得到普遍應(yīng)用。目前開發(fā)的大容量鋰離子電池已在電動汽車中開始試用，預(yù)計將成為21世紀電動汽車的主要動力電源之一，并將在人造衛(wèi)星、特種航天和儲能方面得到應(yīng)用。

編輯本段電池的基本性能

(1)電池的開路電壓

(2)電池的內(nèi)阻

(3)電池的工作電壓

(4)充電電壓

充電電壓是指二次電池在充電時，外電源加在電池兩端的電壓。充電的基本方法有恒電流充電和恒電壓充電。一般采用恒電流充電，其特點時在充電過程中充電電流恒定不變。隨著充電的進行，活性物質(zhì)被恢復(fù)，電極反應(yīng)面積不斷縮小，電機的極化逐漸增高。

(5)電池容量

電池容量是指從電池獲得電量的量，常用C表示，單位常用Ah或mAh表示。容量是電池電性能的重要指標。電池的容量通常分為理論容量、實際容量和額定容量。

電池容量由電極的容量決定，若電極的容量不等，電池的容量取決于容量小的那個電極，但決不是正負極容量之和。

(6)電池的貯存性能和壽命

化學電源的主要特點之一是在使用時能夠放出電能，不用時能貯存電能。所謂貯存性能對于二次電池來說為充電保持能力。

對于二次電池，使用壽命時衡量電池性能好壞的一個重要參數(shù)。二次電池經(jīng)過一次充電和放電，稱為一個周期（或已此循環(huán)）。在一定的充放電制度下，電池容量達到某一規(guī)定值之前電池能經(jīng)受的充放電次數(shù)稱為二次電池的使用周期。鋰離子電池具有優(yōu)良的貯存性能和長的循環(huán)壽命。

編輯本段鋰離子電池的特征

A.高能量密度

鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘的40-50%，鎳氫的20-30%。

B.高電壓

一個鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V(平均值)，相當于三個串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池。

C.無污染

鋰離子電池不含有諸如鎘、鉛、汞之類的有害金屬物質(zhì)。

D.不含金屬鋰

鋰離子電池不含金屬鋰，因而不受飛機運輸關(guān)于禁止在客機攜帶鋰電池等規(guī)定的限制。

E.循環(huán)壽命高

在正常條件下，鋰離子電池的充放電周期可超過500次。

F.無記憶效應(yīng)

記憶效應(yīng)是指鎳鎘電池在充放電循環(huán)過程中，電池的容量減少的現(xiàn)象。鋰離子電池不存在這種效應(yīng)。

G.快速充電

使用額定電壓為4.2V的恒流恒壓充電器可以使鋰離子電池在一至兩個小時內(nèi)得到滿充