一、发展历程及分类
锂电池，一类以锂金属或锂合金为电极材料，使用非水电解质的电池，最早被应用于心脏起搏器中。其低自放电率和平稳放电电压的特性，使得起搏器能够长期运行而无需频繁充电。锂电池通常具有超过3.0伏的标称电压，非常适合作为集成电路的电源。二氧化锰电池，广泛用于计算器、数码相机和手表等设备中。自1912年Gilbert N. Lewis首次提出锂金属电池概念以来，到20世纪70年代M. S. Whittingham开始研究锂离子电池，再到1992年Sony成功开发出锂离子电池，锂电池的实用化极大地减轻了移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的重量和体积。由于锂金属的化学活性极强，其加工、储存、使用对环境条件要求很高。随着科技进步，锂电池已成为主流。锂电池主要分为锂金属电池和锂离子电池两类，后者不含金属锂，且可充电。第五代可充电电池——锂金属电池于1996年问世，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池，但由于技术要求高，只有少数国家的公司能够生产。
二、工作原理
1. 锂金属电池使用二氧化锰作为正极材料，金属锂或其合金作为负极材料，非水电解质溶液作为电解液。放电反应为：Li+ + MnO2 → LiMnO2。
2. 锂离子电池则采用锂合金金属氧化物作为正极材料，石墨作为负极材料，同样使用非水电解质溶液。充电时，正极和负极上的反应分别为：LiCoO2 → Li(1-x)CoO2 + xLi+ + xe- 和 6C + xLi+ + xe- → LixC6。总反应为：LiCoO2 + 6C → Li(1-x)CoO2 + LixC6。
三、特性
高能量密度锂离子电池重量是相同容量镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。高电压一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V（平均值），相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。无污染锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞等有害金属物质。不含金属锂锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止携带锂电池等规定的限制。循环寿命高在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂则可以达到2000次。无记忆效应锂离子电池不存在镍镉电池的容量减少现象。快速充电锂离子电池可以在1.5-2.5小时内充满电，而磷铁锂电池甚至可在35分钟内充满电。
四、优缺点分析
1. 优点
- 高能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的6-7倍。
- 使用寿命长，可达6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池使用次数可超过10,000次。
- 额定电压高，便于组成电池电源组。
- 高功率承受力，适合高强度启动加速。
- 自放电率低，一般低于1%/月，远低于镍氢电池。
- 重量轻，约为铅酸产品的1/6-1/5。
- 适应性强，可在-20℃至60℃环境下使用，特殊处理后可在-45℃使用。
- 绿色环保，不含有或产生任何有毒有害重金属元素和物质。
- 生产基本不消耗水，对缺水的国家有利。
2. 缺点
- 安全性问题，存在爆炸风险。
- 钴酸锂锂离子电池不能大电流放电，价格昂贵，安全性较差。
- 需要保护线路，防止过充过放电。
- 生产要求高，成本高。
- 使用条件有限，高低温下使用风险大。
