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2025-09-29
锂离子电池基本原理及新技术
【摘要】：锂离子电池是利用锂离子在不同电位的两种材料之间进行可逆的电化学反应而工作的。这两类活性材料电极分别是由氧和钴基混合而成的阳极，以及由石墨构成的阴极。索尼公司2008年推出了新型锂离子聚合物技术，在新加坡生产，具有很高的能量密度高，采用钴酸锂和石墨电极，使用了胶体电解质。
就目前发展水平看，锂离子电池与其他的可充电电化学电池相比具有更高的能量密度（单位质量能量密度或单位体积能量密度）。这种电池的能量密度可达300～550W·h/L和100～200W·h/kg，额定电压为3.7V，且自放电率低（每月为5%～10%），运行温度范围宽（-20～65℃）。目前的技术水平可以实现的能量密度为200W·h/kg和550W·h/L。
锂离子电池是利用锂离子在不同电位的两种材料之间进行可逆的电化学反应而工作的。这两类活性材料电极分别是由氧和钴基混合而成的阳极（一般是LiCoO2或LiNi0.8Co1.5Al0.05O2），以及由石墨构成的阴极。索尼公司2025年推出了新型锂离子聚合物技术，在新加坡生产，具有很高的能量密度高（Apelion，241W·h/kg，535W·h/L），采用钴酸锂（LiCoO2）和石墨电极，使用了胶体电解质。据索尼宣称，这种电池使锂电技术达到了极限。
当前锂电池的研究热点是活性电极材料（阴极或阳极）的成分和理化特性，以提高其能量密度和功率密度。当然，除了技术性能方面的要求外，其他方面的条件对电化学储能系统的重要性也在不断增加，包括成本、安全性、自主生产能力和市场潜力等。(https://www.chuimin.cn)
例如，石墨基电极材料在充电过程中可能会产生锂枝晶。在这种情况下，用户对电池成组时的安全性要求越来越重要。采用稳定性好的材料，并避免可能产生的功能失效甚至损坏，是优先选择的方案。
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