一文带大家了解什么是锂离子电池

一直到1970年代初，第一批不可充电的锂电池才开始商业化。随后在1980年代尝试开发可充电锂电池，但由于用作阳极材料的金属锂的不稳定性，该尝试失败了。

锂是所有金属中最轻的，具有最大的电化学势，并且每单位重量提供最大的比能。阳极(负极)上带有锂金属的可充电电池可以提供非常高的能量密度，但是，循环会在阳极上产生有害的树枝状晶体，这些树枝状晶体会穿透隔膜并造成电气短路。电池温度将迅速上升并接近锂的熔点，从而导致热失控，也称为“火焰燃烧”。

锂金属固有的不稳定性，尤其是在充电过程中，使研究转向使用锂离子的非金属溶液。尽管比能量低于锂金属，但锂离子电池是安全的，只要电池制造商和电池包装商遵循安全措施以将电压和电流保持在安全水平即可。1991年，索尼将第一个锂离子电池商业化，如今这种化学已成为市场上最有前途和发展最快的化学物质。同时，研究继续开发安全的金属锂电池，以期使其变得安全。

1994年，在容量为1,100mAh的18650 *圆柱电池中制造锂离子电池的成本超过10美元。2001年，价格降至2美元，容量升至1,900mAh。如今，高能量密度的18650电池可提供超过3,000mAh的电量，成本进一步下降。成本降低，比能量增加以及无毒物质的出现，为锂离子电池成为便携式应用的普遍接受的电池铺平了道路，首先是在消费行业，现在在重型行业也越来越多，包括用于车辆的动力总成。

2009年，按收入计算，约38%的电池为锂离子电池。锂离子电池是一种低维护的电池，这是许多其他化学方法无法声称的优势。电池没有记忆，不需要锻炼即可保持身材。与镍基系统相比，自放电小于一半。这使得锂离子电池非常适合电量计应用。3.6V的标称电池电压可直接为手机和数码相机供电，与多电池设计相比，可简化并降低成本。缺点是价格过高，但这种情况一直在下降，尤其是在消费市场。

锂离子电池的类型

类似于基于铅和镍的架构，锂离子使用阴极(正电极)，阳极(负电极)和电解质作为导体。阴极是金属氧化物，阳极是由多孔碳组成。在放电过程中，离子通过电解质和隔板从阳极流向阴极;电荷使方向反转，离子从阴极流向阳极。说明了该过程。

当电池充放电时，离子在阴极(正电极)和阳极(负电极)之间穿梭。在放电时，阳极经历氧化或电子损失，而阴极经历还原或电子增加。电荷使运动反向。

电池中的所有材料都具有理论上的比能，而高容量和出色的功率传递的关键主要在于阴极。在过去的大约十年中，阴极一直是锂离子电池的特征。常见的阴极材料为氧化钴锂(或钴酸锂)，氧化锰锂(也称为尖晶石或锰酸锂)，磷酸铁锂，以及锂 镍锰钴(或NMC)**和锂 镍钴铝氧化物(或NCA)。

索尼最初的锂离子电池使用焦炭作为阳极(煤产品)，自1997年以来，大多数锂离子电池使用石墨来获得更平坦的放电曲线。阳极上也有发展，并且正在尝试几种添加剂，包括硅基合金。硅以较低的负载电流和缩短的循环寿命为代价，使比能提高20%至30%。纳米结构的钛酸锂作为阳极添加剂显示出有希望的循环寿命，良好的负载能力，出色的低温性能和优越的安全性，但比能量较低。

正极和负极材料的混合使制造商能够增强内在品质。但是，一个方面的增强可能会损害其他方面。电池制造商可以例如优化比能量(容量)以延长运行时间，增加比功率以改善电流负载，延长使用寿命以延长使用寿命，并提高在恶劣环境下的安全性，但是，高容量的缺点是降低了负载; 高电流处理的优化降低了单位能量，使其成为坚固耐用的电池以延长使用寿命，并提高了安全性，从而增加了电池尺寸，并由于隔板较厚而增加了成本。隔板是电池中最昂贵的部分。