鋰離子電池的特性、性能及優點

鋰離子電池以其比能高、循環壽命長、工作溫度范圍寬等特點引起了人們極大的興趣和關注，尤其引人注目的是，每個循環電池的平均價格不高，而且還呈下降趨勢。下面更詳細的介紹鋰離子電池的優點和特點。

與其他高能二次電池(如鎳鎘電池、鎳氫電池等)相比，鋰離子電池具有明顯的性能優勢，重要表現在以下幾個方面。

(1)工作電壓高

用石墨或石油焦或其他碳質鋰化合物代替金屬鋰作為負極會使電池電壓下降。然而，由于鋰嵌在它們的低電位，電壓損失可以減少到最小。同時,選擇合適的嵌鋰化合物作為電池的正極和適當的電解液系統(這決定了鋰離子電池的電化學窗口)會使鋰離子電池具有較高的工作電壓(4v),這遠遠高于水系統的電池。

(2)超出容量

雖然在碳質材料代替金屬鋰會使材料質量比容量降低,但事實上金屬鋰二次電池,以確保電池有一定的生命周期,陰極金屬鋰通常是太多的三倍以上,所以鋰離子電池質量不大,考慮到實際的具體存儲卷和下降幾乎沒有降低。

(3)能量密度高

較高的工作電壓和容量決定了二次鋰離子電池的能量密度。與目前廣泛使用的鎳鎘電池和鎳氫電池相比，二次鋰離子電池具有最高的能量密度，仍有很大的發展潛力。

(4)安全性能好，循環壽命長

以金屬鋰為陽極的電池不安全的原因是鋰離子電池的陽極結構由于多次充放電而改變，形成多孔的枝晶。當溫度升高時，它與電解質發生嚴重的放熱反應，枝晶可以穿透隔膜，導致內部短路。然而，鋰離子電池沒有這個問題，這是非常安全的。為了防止鋰金屬在電池中，控制充電時的電壓，為了安全起見，鋰離子電池配備了多個安全裝置。鋰離子電池充放電過程中鋰離子的插入和嵌入在陰極和陽極沒有任何結構性變化(晶格插入和嵌入的過程中會有一些擴張和收縮),因為更穩定的嵌鋰化合物,金屬鋰不是在充電和放電的過程中形成鋰枝晶,從而大大改善了電池的安全性能,也大大提高了循環壽命。1989年，美國運輸部危險材料司和1990年的IAIT將鋰離子電池排除在危險材料之外。

(5)自放電率低

鋰離子電池是由非水解液體體系制成的。在第一次充電和放電過程中,固態電解質中間階段(EI)膜表面形成碳陰極由于電解液的減少,使得鋰離子通過而不允許電子通過,并使電極的活性物質不同帶電狀態在一個相對穩定的狀態,所以它有一個低的自放電率。

(6)清潔無污染

鋰離子電池不含鉛、汞、汞等有毒物質，而且由于電池必須密封良好，在使用過程中有很少的氣體逸出，不會對環境造成污染。在生產過程中用來溶解粘合劑的溶劑也可以完全回收。從1997年開始，索尼等大型鋰離子電池制造商陸續開始回收鋰離子電池，回收金屬鉆等材料。此外，1996年，索尼的鋰離子電池通過了國際環境標準IS014001[71O]的認證。

(7)電流效率高

不同于以往的二次電池在水溶液系統中，鋰離子電池在正常的充放電過程中不出現氣體，電流效率接近100%，這一特性特別適用于蓄電池組的儲能和轉換。