鋰電池的原理與應(yīng)用

鋰電池的原理與應(yīng)用
栗宇深 湯敏賢 劉炤元 黃慶泉
摘 要：鋰電池已廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，在未來的電動(dòng)汽車也有著很好的應(yīng)用前
景，必將對(duì)未來人們的生活產(chǎn)生深刻的影響。本文將分別從發(fā)展過程、正負(fù)極及電解
質(zhì)材料的原理、應(yīng)用及最新發(fā)展?fàn)顩r對(duì)鋰電池進(jìn)行綜述。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池聚合物鋰電池陽極材料陰極材料電解質(zhì)
人類對(duì)鋰電池最初的開發(fā)是在上世紀(jì)六十年代。由于在金屬中，鋰元素有著最小的密度和最大
的電負(fù)性，故而應(yīng)當(dāng)具有最高的比能量。但由于其抗腐蝕性及安全性不易控制，并沒有得到商業(yè)化。
七十年代，松下電器研制出Li/(CFx)n 電池，解決了上述不足，三洋公司推出Li/MnO2 電池，并在計(jì)算
器領(lǐng)域得到普及。以上所提均為一次性鋰電池，最早開發(fā)成功的是加拿大Moli 公司在八十年代推出
的Li/S2 電池，同樣由于安全性因素，它并未普及。1990 年SONY 公司成功研制出二次鋰離子電池，
它終于以自身的諸多優(yōu)點(diǎn)在商業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。
鋰電池作為一種新興技術(shù)，與傳統(tǒng)電池相比有著諸多優(yōu)勢(shì)（詳見附表一）：
1． 比能量高：描述電池性能的指標(biāo)各種各樣，其中用戶最關(guān)心的是它的比能量的高低，即在放出盡
可能多的能量的同時(shí)有著盡可能少的自身消耗。如前所述，鋰元素有著最小的密度和最大的電負(fù)
性，如圖1，消耗相同質(zhì)量的電池材料，鋰電池放出的能量明顯高于同類傳統(tǒng)電池的值。
2． 放電電壓穩(wěn)定：許多電子線路要求電池提供相對(duì)穩(wěn)定的放電電壓，在圖2 中可以看到，鋰電池（特
別是一次鋰電池）就具備這種特性。例如Li/SO2 電池的放電曲線就十分平坦，特別是Li/SOCl2
電池，它在電量用盡前的電壓可接近穩(wěn)壓電源的水平。
3． 沒有記憶效應(yīng)，可隨時(shí)補(bǔ)充充電。這樣就使鋰離子電池效能得到充分發(fā)揮，而鎘鎳電池、鎳氫電
池會(huì)有電量使用不完全時(shí)需要先放電后才能充電的缺點(diǎn)。
4． 鋰離子電池不含汞、鎘、鉛等有毒元素，是綠色環(huán)保電池。