锂离子电池

概念定义

锂离子电池（lithium ion cells and batteries）是一种二次电池，即可充电电池，属于电化学技术的应用。其功能是在化学能与电能之间进行相互转化，产品类型包括小型锂离子电池和锂离子动力电池。汽车动力电池组可采用锂离子电池。

工作原理

锂离子电池的工作涉及锂离子在电池内部的迁移，以及电子经外部电路的流动。放电时，电子通过外电路流入正极；锂离子则在电势及浓度差的作用下，通过电解液、穿过隔膜，到达正极并参与形成含锂化合物的反应。电池由此将化学能转化为电能。

技术构成

锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液和外壳等部分组成。正极和负极是电池的电极部分，电解液与隔膜处于锂离子的内部迁移路径上。电极材料及其在反复充放电中的变化，与电池循环寿命密切相关。

循环寿命衰减涉及多种因素，包括正极材料的损伤与产气，以及负极材料表面SEI膜的修复和锂枝晶的形成。这些过程会导致活性锂消耗，影响电池持续进行充放电循环的能力。

应用场景

锂离子电池的应用领域包括3C电子产品、电动工具、电动自行车、电动汽车及智能电网。在汽车领域，锂离子动力电池用于动力电池组；小型锂离子电池则是其另一类产品形态。不同应用将其可反复充电、实现化学能与电能转换的功能用于设备供电或车辆动力系统。

技术演进

石墨电极和正极材料的研究是锂离子电池发展中的重要环节。1982年，伊利诺伊理工大学的R. R. Agarwal与J. R. Selman发现，锂离子能够嵌入石墨，且这一过程具有快速、可逆的特性。此后，贝尔实验室试制出可用的锂离子石墨电极。1985年，吉野彰运用钴酸锂开发电池正极，并在电池方案中消除金属锂的使用。