鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池，而真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大，很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。

鋰離子電池（Li-ion，LithiumIonBattery）：鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了普遍應(yīng)用現(xiàn)在的許多數(shù)碼設(shè)備都采用了鋰離子電池作電源，盡管其價(jià)格相對(duì)來說比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。

從20世紀(jì)90年代初鋰離子電池投放市場(chǎng)以來，由于它具有能量密度高、電壓高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展很快，因此品種增加也很快。鋰離子電池可以從不同的角度來分類，根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料的不同，鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池（LiquifiedLithium-IonBattery，簡(jiǎn)稱為LIB）和聚合物鋰離子電池（polymerLithium-IonBattery，簡(jiǎn)稱為pLB）。

1、根據(jù)電解質(zhì)的種類分為：

液體鋰離子電池：

優(yōu)點(diǎn)是：

（1）鋰離子電導(dǎo)率高?在較寬的溫度范圍內(nèi)電導(dǎo)率在3&TImes;10-3?2&TImes;10-2/cm；

（2）化學(xué)性能穩(wěn)定，正極，負(fù)極，隔膜，集流體電解質(zhì)溶液基本不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

（3）制造電池的工藝比較簡(jiǎn)單，成本低。

缺點(diǎn)是：

容易漏液，安全性能差，液體的有機(jī)溶劑電解質(zhì)容易引起著火和爆炸事故。

液體鋰離子電池還可以根據(jù)電池的形狀分為：圓柱型和方形電池。

聚合物電池：

聚合物電池進(jìn)一步還可以分為：全固態(tài)電解質(zhì)電池和凝膠型聚合物電解質(zhì)電池。目前達(dá)到實(shí)用化并大量投產(chǎn)的是凝膠型聚合物電池。這種電池的特點(diǎn)是：

（1）電解質(zhì)呈凝膠狀態(tài)?不漏也安全性好；

（2）離子電導(dǎo)率接近液態(tài)鋰離子電池；

（3）正極、隔膜和負(fù)極粘合在一起；

（4）采用軟包裝材料?降低了電池的重量；

（5）厚度減薄?體積減少?可以制作任意形狀。

聚合物電池是鋰離子電池的重要發(fā)展方向，不僅用于小型的電池上，也用于大型動(dòng)力電池。

2、根據(jù)電池的用途和容量大小分類：

根據(jù)用途和容量大小來劃分，鋰離子電池可以分為：手提式電器?手提式電話機(jī)?筆記本電腦等?用的小型鋰離子電池?這種電池的容量一般在2Ah以內(nèi)。

大容量的鋰離子電池主要用于電動(dòng)工具?電動(dòng)汽車?Electricvehicle，EV?和混合動(dòng)力汽車（Hybridelecreicvehicle，HEV）。隨著國際石油價(jià)格的不斷上漲?EV和HEV用的鋰電池的需求量會(huì)迅速增加。動(dòng)力電池用于電動(dòng)車上，要求一次充電電動(dòng)車走長的距離，所以電池的容量大，每個(gè)電池的容量達(dá)上百Ah;HEV電池要求高的功率，電池的容量在10Ah左右。

可充電鋰離子電池是目前手機(jī)、筆記本電腦等現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的電池，但它較為“嬌氣”，在使用中不可過充、過放（會(huì)損壞電池或使之報(bào)廢）。因此，在電池上有保護(hù)元器件或保護(hù)電路以防止昂貴的電池?fù)p壞。鋰離子電池充電要求很高，要保證終止電壓精度在±1%之內(nèi)，各大半導(dǎo)體器件廠已開發(fā)出多種鋰離子電池充電的IC，以保證安全、可靠、快速地充電。

手機(jī)基本上都是使用鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對(duì)延長電池壽命是十分重要的。它根據(jù)不同的電子產(chǎn)品的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式，并且有由幾個(gè)電池串聯(lián)并聯(lián)在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓，因?yàn)椴牧系淖兓话銥?.7V，磷酸鐵鋰（以下稱磷鐵）正極的則為3.2V。充滿電時(shí)的終止充電電壓一般是4.2V，磷鐵3.65V。鋰離子電池的終止放電電壓為2.75V～3.0V（電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同，一般為3.0V，磷鐵為2.5V）。低于2.5V（磷鐵2.0V）繼續(xù)放電稱為過放，過放對(duì)電池會(huì)有損害。

鈷酸鋰類型材料為正極的鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時(shí)會(huì)降低放電時(shí)間（內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量），并可能發(fā)生危險(xiǎn)；但磷酸鐵鋰正極材料鋰電池，可以以20C甚至更大（C是電池的容量，如C=800mAh，1C充電率即充電電流為800mA）的大電流進(jìn)行充放電，特別適合電動(dòng)車使用。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流，在使用中應(yīng)小于最大放電電流。鋰離子電池對(duì)溫度有一定要求，工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍，過壓充電會(huì)造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議，并要求有限流電路以免發(fā)生過流（過熱）。一般常用的充電倍率為0.25C～1C。在大電流充電時(shí)往往要檢測(cè)電池溫度，以防止過熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。

鋰離子電池充電分為兩個(gè)階段：先恒流充電，到接近終止電壓時(shí)改為恒壓充電。例一種800mAh容量的電池，其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA（充電率為1C）恒流充電，開始時(shí)電池電壓以較大的斜率升壓，當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí)，改成4.2V恒壓充電，電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10-50C（各廠設(shè)定值不一，不影響使用）時(shí)，認(rèn)為接近充滿，可以終止充電（有的充電器到1/10C后啟動(dòng)定時(shí)器，過一定時(shí)間后結(jié)束充電）。

鋰電池的正極材料有鈷酸鋰LiCoO2、三元材料Ni+Mn+Co、錳酸鋰Li2MnO4加導(dǎo)電劑和粘合劑，涂在鋁箔上形成正極，負(fù)極是層狀石墨加導(dǎo)電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上，至今比較先進(jìn)的負(fù)極層狀石墨顆粒已采用納米碳。

1、制漿：用專門的溶劑和粘結(jié)劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合，經(jīng)攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。

2、涂膜：通過自動(dòng)涂布機(jī)將正負(fù)極漿料分別均勻地涂覆在金屬箔表面，經(jīng)自動(dòng)烘干后自動(dòng)剪切制成正負(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經(jīng)卷繞注入電解液、封口、正負(fù)極耳焊接等工藝過程，即完成電池的裝配過程，制成成品電池。

4、化成：將成品電池放置測(cè)試柜進(jìn)行充放電測(cè)試，篩選出合格的成品電池，待出廠。

和所有化學(xué)電池一樣，鋰離子電池也由三個(gè)部分組成：正極、負(fù)極和電解質(zhì)。電極材料都是鋰離子可以嵌入（插入）/脫嵌（脫插）的。

正極

正極材料：如上文所述，可選的正極材料很多，目前主流產(chǎn)品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對(duì)照：

正極反應(yīng)：放電時(shí)鋰離子嵌入，充電時(shí)鋰離子脫嵌。充電時(shí)：LiFepO4→Li1-xFepO4+xLi+xe放電時(shí)：Li1-xFepO4+xLi+xe→LiFepO4

負(fù)極

負(fù)極材料：多采用石墨。新的研究發(fā)現(xiàn)鈦酸鹽可能是更好的材料。負(fù)極反應(yīng)：放電時(shí)鋰離子脫插，充電時(shí)鋰離子插入。充電時(shí)：xLi+xe+6C→LixC6放電時(shí)：LixC6→xLi+xe+6C

大體分為以下幾種：

第一種是碳負(fù)極材料：目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。

第二種是錫基負(fù)極材料：錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價(jià)態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

第三種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

第四種是合金類負(fù)極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

第五種是納米級(jí)負(fù)極材料：納米碳管、納米合金材料。

第六種納米材料是納米氧化物材料：目前合肥翔正化學(xué)科技有限公司根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展最新動(dòng)向，諸多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統(tǒng)的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大的提高鋰電池的沖放電量和充放電次數(shù)。

電解質(zhì)溶液

1.溶質(zhì)：常采用鋰鹽，如高氯酸鋰（LiClO4）、六氟磷酸鋰（LipF6）、四氟硼酸鋰（LiBF？）。

2.溶劑：由于電池的工作電壓遠(yuǎn)高于水的分解電壓，因此鋰離子電池常采用有機(jī)溶劑，如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。有機(jī)溶劑常常在充電時(shí)破壞石墨的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其剝脫，并在其表面形成固體電解質(zhì)膜（solidelectrolyteinterphase，SEI）導(dǎo)致電極鈍化。有機(jī)溶劑還帶來易燃、易爆等安全性問題。