Page 220 - 现代工业绿色技术创新研究

Research on Innovation of Modern Industrial Green Technology
现代工业绿色技术创新研究

（三）锂离子电池发展的新阶段（2000 年至今）
2000 年以后，锂离子电池发展进入新阶段，目前正极材料研究较多的有尖
晶石状的 LiMn 2 O，层状的 LiNiCoO 2 、LiMnC0，O 2 ）LiNiMn，O 2 、LiNiCoMn，

O 2 ，富锂材料和聚阴离子型材料 LiMPO4（M 为 Fe、Mn、V 等）；负极材料研
究较多的有碳基材料、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。除此之外，对锂 - 硫电池、
锂 - 空气电池和金属锂负极也进行了深入的研究，并取得了长足的发展。

二、锂离子电池的工作原理

锂离子电池主要由能够发生可逆脱嵌反应的正负极材料、能够传输锂离子的
电解质和隔膜组成。充电时，锂离子从正极活性物质中脱出，在外电压的驱使下
经电解液向负极迁移，嵌入负极活性物质中，同时电子经外电路由正极流向负极，

电池处于负极富锂、正极贫锂的高能状态，实现电能向化学能的转换；放电时，
锂离子从负极脱嵌，迁移至正极后嵌入活性物质的晶格中，外电路电子由负极流
向正极形成电流，实现化学能向电能的转换。

三、锂离子电池的特点

锂离子电池之所以得到迅速的发展是由于同铅酸电池（leadacid）、镍镉电
池（Cd/Ni）和镍氢电池（MH/Ni）相比具有更优的性能。锂离子电池的性能优
势主要有以下方面：①比能量高。锂离子电池的质量比能量是镍镉电池的 2 倍以

上，是铅酸电池的 4 倍，即同样储能条件下体积仅是镍镉电池的一半。因此，便
携式电子设备使用锂离子电池可以使其小型轻量化。②工作电压高。一般单体锂
离子电池的电压约为 3.6V，有些甚至可达到 4V 以上，是镍镉电池和镍氢电池的
3 倍，铅酸电池的 2 倍。③循环使用寿命长。80%DOD（放电深度）充放电可达

1200 次以上，远远高于其他电池，具有长期使用的经济性。④自放电小。一般
月均放电率 10% 以下，不到镍镉电池和镍氢电池的一半。⑤电池中没有环境污染，
称为绿色电池。⑥较好的加工灵活性，可制成各种形状的电池。当然，锂离子电
池也有一些待解决的问题，例如锂离子电池内部电阻较高，工作电压变化较大，

部分电极材料（如 LiCoO 2 ）的价格较高，充电时需要保护电路防止过充等。

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