锂离子电池产生电的工作原理和种类

1. 什么是锂离子电池？

锂离子电池是装在我们日常所用的智能手机和笔记本电脑等设备里的充电式电池。电池的原型发明于18世纪末，其后经过二百多年的岁月发展至今。锂离子电池是在电池发展过程中诞生的现在最新型电池之一。

锂离子电池的特点

电池分为只能用一次的干电池“一次电池”和能多次充电使用的电池“二次电池”。锂离子电池是能够充电的二次电池，与其他类型的电池相比，不仅能小型轻量化，而且能储存的电能高。

2. 锂离子电池产生电的工作原理

除了锂离子电池之外，电池还有其他各种类型，实际上电池产生电的基本工作原理都相同。

电池里有使用金属材料的正电极（正极）和负电极（负极），借由离子而导电的物质（电解质）充满在正负极之间。金属电极被电解质熔化，分为离子和电子，电子从负极向正极移动产生电流，这时便产生电。二次电池是在开始使用电池之前通过充电，预先将电子储蓄在负极，使用电池时储蓄的电子向正极移动从而产生电。

锂离子电池是预先在正极使用含锂金属化合物，负极使用能吸储锂的碳(石墨)。通过这样的结构，无须如传统电池一般由电解质熔化电极就能发电，从而减缓了电池本身的老化，不仅能储蓄更多的电，充放电的次数也得以增加。此外，锂是非常小而轻的物质，从而能使电池具有小型轻量化等各种优点。

锂离子电池产生电流的工作原理

3. 锂离子电池也有不同的种类吗？

根据正极所用的金属材料的不同，锂离子电池分为几个种类。最初锂离子电池的正极所用的金属材料是钴。不过钴的产量几乎与锂同样少，也是稀有金属，制造成本高。因此开始使用廉价且环境负荷小的材料，例如锰、镍、铁等金属。锂离子电池按其所使用的材料而分类，下面来看看各种类分别都有哪些特点。

 

锂离子电池的种类	电压	可放电次数	优缺点
钴系锂离子电池	3.7V	500～1000次	得到广泛普及成为锂离子的标准电池 昂贵，未被用于车载用途
锰系锂离子电池	3.7V	300～700次	安全性高 能快速充电、快速放电
磷酸铁系锂离子电池	3.2V	1000～2000次	廉价且循环寿命（因充放电而老化）、 日历寿命（搁置而老化）长 电压比其他锂离子电池低
三元系锂离子电池	3.6V	1000～2000次	电压还算高，循环寿命也长

 

锂离子电池的种类和特点

钴系锂离子电池

正极使用钴酸锂。钴酸锂比较容易合成，便于使用，因而锂离子电池最早量产的是钴酸锂离子电池。但由于钴是稀有金属，价格昂贵，几乎没有被用于汽车零件。

锰系锂离子电池

正极使用锰酸锂。优点是电压能与钴系锂离子电池差不多，而且制造成本廉价。缺点是充放电中锰可能会熔化于电解质，缩短电池的寿命。

磷酸铁系锂离子电池

正极使用磷酸铁锂。磷酸铁系锂离子电池的优点在于即使内部发热结构也难以损坏，安全性高，而且以铁为原料，制造成本比锰系更低。但是电压比其他的锂离子电池低。

三元系锂离子电池

三元系锂离子电池是为了减少钴的用量，使用钴、镍、锰三种材料制造的电池。现在三元系锂离子电池大多镍的比例较高。虽然电压比钴系、锰系略低，但能减少制造成本。不过虽说如此，各个材料的合成制备较难，稳定性低等，作为实用材料尚存在有待解决的课题。