一、發展歷程及分類鋰電池，一類以鋰金屬或鋰合金為電極材料，使用非水電解質的電池，最早被應用于心臟起搏器中。其低自放電率和平穩放電電壓的特性，使得起搏器能夠長期運行而無需頻繁充電。鋰電池通常具有超過3.0伏的標稱電壓，非常適合作為集成電路的電源。二氧化錳電池，廣泛用于計算器、數碼相機和手表等設備中。自1912年Gilbert N. Lewis首次提出鋰金屬電池概念以來，到20世紀70年代M. S. Whittingham開始研究鋰離子電池，再到1992年Sony成功開發出鋰離子電池，鋰電池的實用化極大地減輕了移動電話、筆記本電腦等便攜式電子設備的重量和體積。由于鋰金屬的化學活性極強，其加工、儲存、使用對環境條件要求很高。隨著科技進步，鋰電池已成為主流。鋰電池主要分為鋰金屬電池和鋰離子電池兩類，后者不含金屬鋰，且可充電。第五代可充電電池——鋰金屬電池于1996年問世，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優于鋰離子電池，但由于技術要求高，只有少數國家的公司能夠生產。二、工作原理1. 鋰金屬電池使用二氧化錳作為正極材料，金屬鋰或其合金作為負極材料，非水電解質溶液作為電解液。放電反應為：Li+ + MnO2 → LiMnO2。2. 鋰離子電池則采用鋰合金金屬氧化物作為正極材料，石墨作為負極材料，同樣使用非水電解質溶液。充電時，正極和負極上的反應分別為：LiCoO2 → Li(1-x)CoO2 + xLi+ + xe- 和 6C + xLi+ + xe- → LixC6。總反應為：LiCoO2 + 6C → Li(1-x)CoO2 + LixC6。三、特性高能量密度鋰離子電池重量是相同容量鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘的20-30%，鎳氫的35-50%。高電壓一個鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V（平均值），相當于三個串聯的鎳鎘或鎳氫電池。無污染鋰離子電池不含有諸如鎘、鉛、汞等有害金屬物質。不含金屬鋰鋰離子電池不含金屬鋰，因而不受飛機運輸關于禁止攜帶鋰電池等規定的限制。循環壽命高在正常條件下，鋰離子電池的充放電周期可超過500次，磷酸亞鐵鋰則可以達到2000次。無記憶效應鋰離子電池不存在鎳鎘電池的容量減少現象。快速充電鋰離子電池可以在1.5-2.5小時內充滿電，而磷鐵鋰電池甚至可在35分鐘內充滿電。四、優缺點分析1. 優點 - 高能量密度，已達到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的6-7倍。 - 使用壽命長，可達6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池使用次數可超過10,000次。 - 額定電壓高，便于組成電池電源組。 - 高功率承受力，適合高強度啟動加速。 - 自放電率低，一般低于1%/月，遠低于鎳氫電池。 - 重量輕，約為鉛酸產品的1/6-1/5。 - 適應性強，可在-20℃至60℃環境下使用，特殊處理后可在-45℃使用。 - 綠色環保，不含有或產生任何有毒有害重金屬元素和物質。 - 生產基本不消耗水，對缺水的國家有利。2. 缺點 - 安全性問題，存在爆炸風險。 - 鈷酸鋰鋰離子電池不能大電流放電，價格昂貴，安全性較差。 - 需要保護線路，防止過充過放電。 - 生產要求高，成本高。 - 使用條件有限，高低溫下使用風險大。