锂离子电池特性、性能及优势的分析

锂离子电池的特性、性能及优势

锂离子电池以其比能高、循环寿命长、工作温度范围宽等特点引起了人们极大的兴趣和关注，尤其引人注目的是，每个循环电池的平均价格不高，而且还呈下降趋势。下面更详细的解析锂离子电池的优势和特点。

与其他高能二次电池(如镍镉电池、镍氢电池等)相比，锂离子电池具有明显的性能优点，重要表现在以下几个方面。

(1)工作电压高

用石墨或石油焦或其他碳质锂化合物代替金属锂作为负极会使电池电压下降。然而，由于锂嵌在它们的低电位，电压损失可以减少到最小。同时,选择适宜的嵌锂化合物作为电池的正极和适当的电解液系统(这决定了锂离子电池的电化学窗口)会使锂离子电池具有较高的工作电压(4v),这远远高于水系统的电池。

(2)超出容量

虽然在碳质材料代替金属锂会使材料质量比容量降低,但事实上金属锂二次电池,以确保电池有一定的生命周期,阴极金属锂通常是太多的三倍以上,所以锂离子电池质量不大,考虑到实际的具体存储卷和下降几乎没有降低。

(3)能量密度高

较高的工作电压和容量决定了二次锂离子电池的能量密度。与目前广泛使用的镍镉电池和镍氢电池相比，二次锂离子电池具有最高的能量密度，仍有很大的发展潜力。

(4)安全性能好，循环寿命长

以金属锂为阳极的电池不安全的原因是锂离子电池的阳极结构由于多次充放电而改变，形成多孔的枝晶。当温度升高时，它与电解质发生严重的放热反应，枝晶可以穿透隔膜，导致内部短路。然而，锂离子电池没有这个问题，这是非常安全的。为了预防锂金属在电池中，控制充电时的电压，为了安全起见，锂离子电池配备了多个安全装置。锂离子电池充放电过程中锂离子的插入和嵌入在阴极和阳极没有任何结构性变化(晶格插入和嵌入的过程中会有一些扩张和收缩),因为更稳定的嵌锂化合物,金属锂不是在充电和放电的过程中形成锂枝晶,从而大大改善了电池的安全性能,也大大提高了循环寿命。1989年，美国运输部危险材料司和1990年的IAIT将锂离子电池排除在危险材料之外。

(5)自放电率低

锂离子电池是由非水解液体体系制成的。在第一次充电和放电过程中,固态电解质中间阶段(EI)膜表面形成碳阴极由于电解液的减少,使得锂离子通过而不允许电子通过,并使电极的活性物质不同带电状态在一个相对稳定的状态,所以它有一个低的自放电率。

(6)清洁无污染

锂离子电池不含铅、汞、汞等有毒物质，而且由于电池必须密封良好，在使用过程中有很少的气体逸出，不会对环境造成污染。在加工过程中用来溶解粘合剂的溶剂也可以完全回收。从1997年开始，索尼等大型锂离子电池制造商陆续开始回收锂离子电池，回收金属钻等材料。此外，1996年，索尼的锂离子电池通过了国际环境标准IS014001[71O]的认证。

(7)电流效率高

不同于以往的二次电池在水溶液系统中，锂离子电池在正常的充放电过程中不出现气体，电流效率接近100%，这一特性特别适用于蓄电池包的储能和转换。