二、锂电池
1．概念及分类
锂电池是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为锂金属电池和锂离子电池两类。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。而锂离子电池又可分为液态锂离子电池（LIB），聚合物锂离子电池（PLlB）两大类。
2. 锂金属电池
锂金属电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。锂金属电池采用金属锂，正极活性物质采用二氧化锰和氟化碳等材料。但由于锂金属电池在充电反应过程中会产生枝晶锂（纤维状结晶），这种现象会导致
蓄电池产生两个致命的缺陷：第一个缺陷是对
蓄电池特性的影响，那就是以纤维状沉积的金属锂会以100%的效率放电，由此导致
蓄电池充放电循环困难，并引起
蓄电池的循环寿命和储存等性能的下降；第二个缺陷是枝晶锂通过充放电循环反复形成，枝晶锂可能穿透隔膜，造成
蓄电池内部短路，从而发生爆炸。为了解决这些问题，虽然采用了锂合金来替代金属锂，并改进了电解质，但仍无法使锂金属电池实现商品化生产。
3. 锂离子电池
为了克服锂金属电池的不足，提高锂电池的安全可靠性，1980年，Armand率先提出了 RCB（Rocking Chair Batteries的缩写，即“摇椅电池”）概念，锂电池负极不再采用金属锂，而是正负极均采用能让怪离子Li＋自由脱嵌的活性物质，充电时锂离子Li＋从正极脱嵌通过电解质到达负极，得到电子后与碳材料结合变为Li×C6，放电时，锂离子Li＋自负极析出，通过电解质到达正极，重新回到层状钴酸锂的骨架中，恢复到充电前的状态。充放电时锂离子Li＋的往返嵌入、脱嵌正像摇椅一样摇来摇去，故有人又称锂离子电池为“摇椅电池”，又叫RCB电池。锂离子电池基本上解决了
蓄电池的两个技术难题，即安全性差和充放电寿命短的问题。
锂离子电池的电极为锂金属氧化物和储锂碳材料，根据电解质的不同，锂离子电池一般可分为液态锂离子电池LIB和聚合物锂离子电池PLIB两种。聚合物锂离子电池是一种全新结构的锂离子电池，又称高分子锂电池，聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子电池都是相同的，工作原理也基本一致，它们的主要区别在于电解质的不同。液态锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物胶体电解质。聚合物锂离子电池可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50%以上。此外，聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂离子电池有所提高。聚合物锂离子电池的出现是锂离子电池发展历史上的一个重大突破，被誉为下一代锂离子电池。液态锂离子电池在正常使用的情况下，可使用500次循环以上，达铅酸电池的2~3倍。
4. 锂离子电池的结构
如图38所示，锂离子电池主要由正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝缘材料、安全阀、密封圈、PTC（正温度控制端子）和
蓄电池壳（或盖板）组成。负极与
蓄电池壳接触，并且将负极镍带点焊在
蓄电池壳内壁上，隔膜处于正极和负极之间，起隔离作用；正极片被包在内层，正极极耳将正极与
蓄电池壳连为一体，正极极耳缠有高温胶纸；电解质分布于极片、隔膜纸及
蓄电池内部，电芯底部缠有普通胶纸。
5. 正负极材料
（1）氧化钻锂LiCoO2 氧化钻锂是最早商业化使用的正极材料，也是目前最常用和用量最大的正极材料。该材料的电化学特性优异，初次循环不可逆容量损失小，充放电效率高，热稳定性好，循环寿命长和3. 6 V的工作电压。但是钴材料成本较高，资源缺乏，因此必须开发少用钴、不用钴的廉价材料，从而大大降低锂电池的成本。
（2）氧化镍锂LiNiO2 LiNiO2具有价格和储量上的优势，其实际容量已接近锂论容量的70%~80 %。LiNiO2具有自放电率低，没有环境污染，对电解质的要求低等优点。但其初次放电效率仅为85%左右，此外
蓄电池的热稳定性可能引起安全问题。只有提高其充电效率和热稳定性，并在制备方法上适应工业生产的要求，才有更好的实用性。
（3）氧化锰锂LiMn2 O4 LiMn2O4不仅在价格上占优势，而且具有安全性好、无环境污染、毒性低、易回收、工作电压高、成本低廉的特点，其三维的隧道结构，比层间化合物更有利于锂离子的嵌入和脱出。但HMn2O4与电解质的相容性不佳，其高温和高电压下的循环寿命也是问题。LiMn2O4是现在和今后一段时间内锂离子电池的主要研究对象，也是最有前景的正极材料。
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