锂电池的原理与应用

锂电池的原理与应用
栗宇深 汤敏贤 刘炤元 黄庆泉
摘 要：锂电池已广泛用于各种电子产品中，在未来的电动汽车也有着很好的应用前
景，必将对未来人们的生活产生深刻的影响。本文将分别从发展过程、正负极及电解
质材料的原理、应用及最新发展状况对锂电池进行综述。
关键词：锂离子电池聚合物锂电池阳极材料阴极材料电解质
人类对锂电池最初的开发是在上世纪六十年代。由于在金属中，锂元素有着最小的密度和最大
的电负性，故而应当具有最高的比能量。但由于其抗腐蚀性及安全性不易控制，并没有得到商业化。
七十年代，松下电器研制出Li/(CFx)n 电池，解决了上述不足，三洋公司推出Li/MnO2 电池，并在计算
器领域得到普及。以上所提均为一次性锂电池，最早开发成功的是加拿大Moli 公司在八十年代推出
的Li/S2 电池，同样由于安全性因素，它并未普及。1990 年SONY 公司成功研制出二次锂离子电池，
它终于以自身的诸多优点在商业上得到广泛应用。
锂电池作为一种新兴技术，与传统电池相比有着诸多优势（详见附表一）：
1． 比能量高：描述电池性能的指标各种各样，其中用户最关心的是它的比能量的高低，即在放出尽
可能多的能量的同时有着尽可能少的自身消耗。如前所述，锂元素有着最小的密度和最大的电负
性，如图1，消耗相同质量的电池材料，锂电池放出的能量明显高于同类传统电池的值。
2． 放电电压稳定：许多电子线路要求电池提供相对稳定的放电电压，在图2 中可以看到，锂电池（特
别是一次锂电池）就具备这种特性。例如Li/SO2 电池的放电曲线就十分平坦，特别是Li/SOCl2
电池，它在电量用尽前的电压可接近稳压电源的水平。
3． 没有记忆效应，可随时补充充电。这样就使锂离子电池效能得到充分发挥，而镉镍电池、镍氢电
池会有电量使用不完全时需要先放电后才能充电的缺点。
4． 锂离子电池不含汞、镉、铅等有毒元素，是绿色环保电池。