鋰離子電池工作原理介紹

鋰離子電池發(fā)展

1970年，埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負(fù)極材料，制成首個鋰電池。電池組裝完成后電池即有電壓，不需充電。鋰離子電池(Li-ionBatteries)是鋰電池發(fā)展而來。舉例來講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。這種電池也可以充電，但循環(huán)性能不好，在充放電循環(huán)過程中容易形成鋰結(jié)晶，造成電池內(nèi)部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。

1982年伊利諾伊理工大學(xué)(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關(guān)注，因此人們嘗試?yán)娩囯x子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。

1992年日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。隨后，鋰離子電池革新了消費電子產(chǎn)品的面貌。此類以鈷酸鋰作為正極材料的電池，至今仍是便攜電子器件的主要電源。

鋰離子電池的組成

鋼殼/鋁殼/圓柱/軟包裝系列：

（1）正極——活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料，電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰（俗稱三元）或者三元+少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。

（2）隔膜——一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。

（3）負(fù)極——活性物質(zhì)為石墨，或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳，導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。

（4）有機電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。

（5）電池外殼——分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負(fù)極引出端。

鋰離子電池的應(yīng)用

一、電動車的應(yīng)用目前我國的電動車大部分還是采用的鉛酸電池作為動力。則電池的本身質(zhì)量就有十幾公斤。如果采用鋰離子電池，電池的質(zhì)量只有約3公斤。所以，鋰離子電池代替電動自行車的鉛酸電池是必然趨勢，這樣電動車的輕快、便捷、安全、廉價將會受到越來越多人士的歡迎。二、電動汽車的應(yīng)用對我國而言，汽車污染日益嚴(yán)重，尾氣、噪音等對環(huán)境的破壞到了必須加以控制和治理的程度，特別是在一些人口稠密、交通擁擠的大中城市情況變得更加嚴(yán)重。因此，新一代的鋰離子電池因其無污染、少污染、能源多樣化的特征在電動汽車行業(yè)得到了大力的發(fā)展，所以鋰離子電池的應(yīng)用是解決目前狀況的又一良策。三、特種航天的應(yīng)用由于鋰離子電池具有很強的優(yōu)勢，航天組織也將鋰離子電池應(yīng)用于航天任務(wù)中。目前鋰離子電池在特種領(lǐng)域的主要作用是為發(fā)射和飛行中的校正、地面操作提供支持;同時有利于提高一次電池的功效并支持夜間作業(yè)。四、其它方面的應(yīng)用小到從電子表手表、CD唱機、移動電話、MP3、MP4、照相機、攝影機、各種遙控器、剔須刀、手槍鉆、兒童玩具等。大到從醫(yī)院、賓館、超市、電話交換機等場合的應(yīng)急電源，電動工具都在廣泛的使用鋰離子電池

鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域

鋰離子電池的前景

鋰電池目前普遍應(yīng)用于手機、移動電源與電動汽車領(lǐng)域，并在前兩大領(lǐng)域應(yīng)用成熟，而因為鋰電池容量與體積成正比，目前的鋰電池技術(shù)無法完美解決電動汽車?yán)m(xù)航與電池大小的問題，因此電動汽車與動力鋰電池產(chǎn)業(yè)一直未得到消費者的認(rèn)可，這讓許多動力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈(尤其是下游廠商)犯難。

隨著新一代鋰電池技術(shù)取得的突破性進展，加上政府對動力鋰電池的推廣與補貼，未來該產(chǎn)業(yè)將迎來發(fā)展良機。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院提供《中國鋰電池行業(yè)市場需求預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》指出，未來鋰電池需求量將大大提高，預(yù)計到2018年，鋰電池產(chǎn)值將達860億美元。新一代鋰電池技術(shù)將促進鋰電池市場快速發(fā)展，并為鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈廠商提供發(fā)展良機。