锂离子电池的工作原理、现状及前景

锂离子电池的工作原理

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它重要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

充电正极上发生的反应为

LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)

充电负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe-=LixC6

充电电池总反应：LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

不断上涨的价格可能对锂离子电池造成问题，因为成本是阻碍其扩展到可再生能源应用的重要因素。尽管如此，锂目前并不是锂离子电池成本的重要因素。锂用于阴极和电解质，这仅占总成本的一小部分。在这些成分中，加工成本和阴极中钴的成本是重要因素。鉴于锂离子电池的基本优点，在未来许多年里，锂离子电池将完全有可能继续主导便携式电化学储能。

由于锂离子电池是便携式电化学储能的首选来源，提高其成本和性能可以极大地扩展其应用范围，并使得依靠储能的新技术成为可能。迄今为止，锂离子电池的大量研究一直处于电极材料中。具有较高倍率容量、较高充电容量和（关于阴极）足够高的电压的电极可以提高锂离子电池的能量和功率密度，并使其更小和更便宜。

锂离子电池具有明显的基本优势和几十年的研究，使其发展成为当今的高能量密度、高循环寿命、高效率的电池。近二十年来，锂离子电池电极材料的研究一直是令人振奋的。随着新材料和策略的发现，锂离子电池无疑将在未来几年对我们的生活出现越来越大的影响。

锂离子电池以其优越的性能和成熟的技术成为未来十年电动汽车用电池首选。目前，消费类电子产品占锂离子电池需求的58%，锂离子电池在消费类电子产品方面的应用重要包括：手机、个人电脑、平板电脑、数码相机、移动电源、电子烟等。