鋰離子電池

鋰離子電池（Lithium-ion battery）是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰離子電池使用一個嵌入的鋰化合物作為一個電極材料。目前用作鋰離子電池的正極材料主要常見的有：鋰鈷氧化物（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）、鎳酸鋰（LiNiO2）及磷酸鋰鐵（LiFePO4）。該領域的重要進展是約翰•古迪納夫，斯坦利•惠廷厄姆，拉奇德•雅扎米和吉野彰於1970年代開始並發展到1980年代，1991年，Sony和Asahi Kasei達成了商業化的共識。古迪納夫，惠廷厄姆和吉野彰因開發鋰離子電池而獲得了2019年諾貝爾化學獎^[1]。

這些鋰離子電池與其發展產品是在消費電子領域常見的。它們是便攜式電子設備中可充電電池最普遍的類型之一，具有高能量密度，無記憶效應，在不使用時只有緩慢電荷損失。除了消費類電子產品，越來越進步的鋰離子電池也越來越普及，可用於軍事，純電動汽車和航空航天應用。例如，磷酸鋰鐵電池正在成為鉛酸蓄電池的一種常見的替代蓄電池，在歷史上鉛酸蓄電池用於高爾夫球車和多用途車，但這種高效的新型電池已經能夠突破舊有鋰電池與鉛酸電池的各種缺點，達成全面替代的目標。

工作效率

鋰離子電池能量密度大，平均輸出電壓高。自放電小，好的電池，每月在2%以下（可恢復）。沒有記憶效應。工作溫度範圍寬為-20℃～60℃。循環性能優越、可快速充放電、充電效率高達100%，而且輸出功率大。使用壽命長。不含有毒有害物質，被稱為綠色電池。

工作原理

作用機理

鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨着與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌（習慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為「搖椅電池」。

當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。

一般鋰電池充電電流設定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內部的電化學反應需要時間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會產生泡沫，反而不滿。

使用（放電）注意事項

對電池來說，正常使用就是放電的過程。鋰電池放電需要注意幾點：

第一，放電電流不能過大，過大的電流導致電池內部發熱，有可能會造成永久性的損害。在手機上，這個倒是沒有問題的，可以不考慮。電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。

第二，絕對不能過放電！鋰電池內部存儲電能是靠電化學一種可逆的化學變化實現的，過度的放電會導致這種化學變化有不可逆的反應發生，因此鋰電池最怕過放電，一旦放電電壓低於2.7V，將可能導致電池報廢。好在手機電池內部都已經裝了保護電路，電壓還沒低到損壞電池的程度，保護電路就會起作用，停止放電^[2]。

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