鋰電

鋰電池的簡稱，鋰電池主要是指在電極材料中使用了鋰元素作為主要活性物質的一類電池。 以這個定義來看，鋰電池是指一類電池，包括鋰一次電池（原電池）與鋰二次電池。

鋰電池有輕巧耐用等優點（比較一下電動車上的鉛蓄電池就知道了），對環境污染相對小一些。

鋰電池是一類由石墨為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰電池的發明者是愛迪生。

由於鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到套用。隨著二十世紀末微電子技術的發展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規模的實用階段。

基本介紹

• 中文名：鋰電
• 成分：鋰元素
• 起源：心臟起搏器中
• 首次研發成功：Sony

早期研發

最早得以套用於心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩。使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高於3.0伏的標稱電壓，更適合作積體電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用於計算機，計算器，數位相機、手錶中。

鋰電

為了開發出性能更優異的品種，人們對各種材料進行了研究。從而製造出前所未有的產品。比如，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫醯氯電池就非常有特點。它們的正極活性物質同時也是電解液的溶劑。這種結構只有在非水溶液的電化學體系才會出現。所以，鋰電池的研究，也促進了非水體系電化學理論的發展。除了使用各種非水溶劑外，人們還進行了聚合物薄膜電池的研究。

1992年Sony成功開發鋰離子電池。它的實用化，使人們的行動電話、筆記本電腦等攜帶型電子設備重量和體積大大減小。使用時間大大延長。由於鋰離子電池中不含有重金屬鎘，與鎳鎘電池相比，理論上，相對減小了一些污染。

發展現況

3C產業常提到的鋰電池其實是鋰鈷電池，廣義的可充放鋰電池是指由一個石墨負極、一個採用鈷、錳或磷酸鐵的正極、以及一種用於運送鋰離子的電解液所構成。而一次鋰離子電池則可以鋰金屬或者嵌鋰材料作為負極。

鋰電池產業發展20多年來一直集中在、電子通信，數碼行業為主，鮮少套用在儲能和動力電池（瞬間需要較大電流）市場，這市場涵蓋純電動車、油電混合車、中大型UPS、太陽能、大型儲能電池、電動手工具、電動機車、電動腳踏車、航太設備與飛機用電池等領域。

主要原因之一是、鋰電池採用的鋰鈷正極材料（LiCoO2，就是最常見的鋰電池），無法套用在需要大電流、高電壓、高扭力以及要耐受穿刺、衝撞和高溫、低溫等條件等特殊環境，更重要的是，因無法滿足人們對安全的絕對要求而飽受詬病。

同時，鋰鈷電池也無法達到快速充電與完全避免二次污染等目的，而且，一定要設計保護電路以防止過度充電或過度放電，否則就會造成爆炸等危險，甚至出現如Sony電池爆炸導致全球品牌NB業者投下巨資回收的情況。

另外，鈷的價格愈來愈高昂，全球鈷元素最大生產國剛果，戰亂紛擾多，導致鈷元素價格不斷升高。鋰鈷電池的粉體因鈷元素價格不斷上漲，從原先的每公斤40美元漲價到60~70美元。磷酸鋰鐵粉體依品質好壞，每公斤售價在30~60美元。

這20年來，各國已投入很多的資源，尋找能夠取代或解決LiCoO2問題的材料，取得一些成果。

鋰離子電池的原理

鋰離子電池中的電解液可以是凝膠體、聚合物（鋰離子/鋰聚合物電池）、或凝膠體與聚合物的混合物。因為目前尚未發現能夠在室溫條件下有效運送鋰離子的聚合物，所以大多數的“塑膠封袋”鋰離子/ 鋰聚合物電池事實上都是結合凝膠體和聚合物的混合型電池。

正極或負極必須具有類似海綿的物理結構，以釋放或接收鋰離子。在充電時，鋰離子從負極材料移出至電解液，再像水進入海綿一樣地進入正極材料，這個過程被稱為嵌入(Intercalation)。放電的過程則完全相反。

各種鋰離子電池的優劣

正極材料的選擇決定了電池的容量、安全性和老化特性。其中鈷特別提供了極佳的容量和老化特性，但與其他的材料相比，鈷的安全性就差了些。

鋰鎳鈷電池

鋰鎳鈷電池是鋰鎳電池和鋰鈷電池的固溶體（綜合體），兼具鋰鎳和鋰鈷的優點，一度被產業界認為是最有可能取代鋰鈷電池的新正極材料，但鈷正極電池在放電的過程中往往會形金屬鋰。因為金屬鋰具有易燃的特性，如果安全措施失效時，金屬鋰往往引發燃燒，所以安全性還是無法有更大突破。

因此，全球相關業者的主要發展集中在基於錳或磷酸鐵的正極：“LiNiO2”（鋰鎳電池）、“LiNi0.8Co0.2O2”（鋰鎳鈷電池）、“LiMn2O4”（鋰錳電池）、“”（鋰鎳鈷錳電池）和LFP（磷酸鋰鐵電池）以提升其安全性，但提高安全性的代價是電池容量略有下降，且使電池的老化速度加快。

鋰錳電池

鋰錳電池的成本低且安全性比鋰鈷好一些，但循環壽命欠佳，且高溫環境的循環壽命更差，高溫時甚至會出現錳離子溶出的現象，高溫造成自放電嚴重，以致儲能特性差。

鋰鎳電池

鋰鎳電池的成本較低且電容量較高，不過，製作過程困難且材料性能的一致性和再現性差，最嚴重的是依然有安全性問題。

磷酸鋰鐵電池

磷酸鋰鐵電池則同時擁有鋰鈷、鋰鎳和鋰錳的主要優點，但不含鈷等貴重元素，原料價格低且磷、鋰、鐵存在於地球的資源含量豐富，不會有供料問題，而且，工作電壓適中（3.2V）、電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環壽命長，是業界認為較符合環保、高性能要求要求的鋰離子電池。有關LiMPO4, LiFePO4, LFP, 磷酸亞鐵鋰, 鋰鐵磷, 磷酸鐵鋰, 磷酸鋰鐵 [2]

但是，磷酸鋰鐵電池，只是在理論上，安全性稍高於，以前的鋰離子電池。它對於，鋰離子電池，容易發生的危險性，沒有徹底的改變。

電池的理論充電時間

電池的理論充電時間=電池的電量除以充電器的輸出電流。

例如：以一塊電量為800mAH的電池為例，充電器的輸出電流為500mA那么充電時間就等於800mAH/500mA=1.6小時，當充電器顯示充電完成後，最好還要給電池大約半個小時左右的補電時間。