什么是锂离子电池？

锂离子电池是通过锂离子在正极和负极之间移动来充电和放电的二次电池。

它用于电动汽车、工业蓄电池、智能手机和笔记本电脑。与铅酸电池相比，其电压较高，且可储存能量的活性物质在电池中所占比例较小，因此与相同能量的电池相比，具有体积较小的优势。

电池会随着反复充电和放电而老化，并最终达到使用寿命。锂离子电池也不例外，但在称为循环测试的耐久性测试中已证实其比其他电池具有更长的寿命。

锂离子电池的应用

锂离子电池的典型应用领域包括IT领域、汽车领域、能源领域。锂离子电池具有高能量密度的优良特性，因此可以制造成小型、薄型、高容量的电池。

由于手机和笔记本电脑等应用需要更小、更轻的电池，锂离子电池因其能够满足这些需求而变得越来越受欢迎。此外，这些产品大多使用锂离子电池。由于它们是小型电池，因此也用于可穿戴设备和医疗设备。

此外，由于其电容量大，它们被用作电动汽车（EV）、电力存储系统和社会基础设施的中型和大型电池。 主要用途示例如下。

• 笔记本电脑/平板电脑

• 小家电：无绳吸尘器、熨斗等。

• 交通：电动汽车（EV）、电动助力自行车、电动自行车

• 数据中心、通信中继基站等储能模块和不间断电源。

• 物联网传感器

• 各种工业机械：工程机械、农业机械、叉车、电动工具、电动车、电梯

• 医疗设备/保健用品：腕带终端、助听器、胰岛素笔等。

• 可穿戴设备：智能眼镜、无线耳机等。

• 机器人、卫星、潜艇

锂离子电池原理

锂离子电池是一种通过在由隔膜隔开的正极和负极之间移动锂离子（Li + ）来放电和充电的二次电池。

1. 放电期间

充电完成后，锂离子储存在负极中。当形成连接正极和负极的放电电路时，存储在负极中的锂离子穿过电解质并流向正极。随着带正电的锂离子从负极被还原，负极带负电并产生放电电流。

2. 充电

充电与上述放电相反。连接到充电电源并以与放电相反的方向流动充电电流。结果，电子在电池的负极积聚，带正电的锂离子从正极释放到电解质中并积聚在负极，以抵消因电子积聚而产生的负电荷。

3、锂离子电池的特点

锂离子电池的特点是目前实际使用的所有电池中能量密度最高。另外，锂离子电池的标称电压为3.6-3.7V，约为1.2V镍氢电池的3倍，2.1V铅酸电池的1.5倍，1.5V干电池的2.5倍。电池。

电解质溶剂为水的二次电池具有在施加1.5V以上的电压时电解成氢和氧的性质，但锂离子电池使用有机溶剂，因此能够发生水电解而获得电动势。超过电压。

锂离子电池的结构

图1 锂离子电池的内部结构

锂离子电池与典型的蓄电池相同，由正极、负极和浸泡它们的电解液组成。

正极和负极由称为隔膜的膜隔开，该膜允许锂离子通过但不允许电子通过，并且它们之间的空隙充满电解质。充电时，当电解液中存在的锂离子从正极移动到负极时，负极和正极之间会产生电位差（电压），通过连接可以将其作为电流提取（放电）到预期的电路是可能的。

充电涉及施加外部电压以将锂离子从正极活性材料移动到负极活性材料。充电后，锂离子可以再次向放电方向移动，从而可以重复充电和放电。

锂离子电池的类型

锂离子电池有多种类型，其性能根据正极、负极和电解质材料的组合而变化。此外，各种形状的产品也已商品化。

1、按材料类型分类

在锂离子电池中，负极基本上是石墨，但正极有多种类型。主要有以下几个。

• 钴基锂离子电池（正极：钴酸锂等）

• NCA系锂离子电池（正极：镍钴铝）

• 镍型锂离子电池（正极：镍酸锂等）

• 锰基锂离子电池（正极：锰酸锂等）

• 钛酸盐系锂离子电池（正极：锰等，负极：钛酸锂等）

• 三元锂离子电池（正极：镍锰钴（NMC））

• 磷酸铁锂离子电池（正极：磷酸铁锂等）

2、按形状分类

锂离子电池根据用途有不同的形状。

圆柱形的成本低，单位体积的容量最高。然而，应该注意的是，随着更多单元的组合，密度会降低，因为会产生间隙。外罐通常使用铁。

方形锂离子电池的外壳通常由铝制成。它设计为通过重复充电和放电循环进行充气。层压罐的形状类似矩形，但使用层压薄膜代替金属罐。除了液体电解质之外，层压罐有时还使用含有凝胶电解质的聚合物类电解质。

如何选择锂离子电池

选择锂离子电池时的主要指标有：

• 电压：输出强度

• 能量密度：单位体积储存的能量

• 充电速度：是否可以快速充电等。

• 使用温度

• 寿命

• 安全：符合安全标准，不会冒烟和着火

由于每种产品都有不同的特点，因此有必要选择适合您用途的产品。例如，如果要在大型设备中使用，需要高输出，因此优选高电压的电池。如果想要小型化，高能量密度的电池是合适的。

此外，如果预计长期、低维护使用，则应选择寿命长的电池。在寒冷地区使用时，适合使用温度较低的产品。这样，就需要根据用途来选择合适的。