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锂离子电池是如何工作的 锂无疑是所有金属中最轻的，因此单位重量下具有最高 的电化学电位和最大的比能量，以金属锂为阳极（负极） [1] 的二次电池能量密度是非常高的。然而，上世纪 80 年代中 期，人们发现在电池循环过程中金属锂负极会产生有害的枝 晶，枝晶生长过程中容易刺穿隔膜导致电池短路。接着，电 池温度迅速上升并接近锂的熔点，最终热失控导致电池着火 甚至引起爆炸。 例如在 1991 年， 由于手机锂电池在使用过 程中释放的可燃气体造成人脸灼伤，使得大量销售到日本的 金属锂二次电池被全部召回。 金属锂具有固有的不稳定性，在充电过程中表现尤为明显， 因此科研人员把重点转移到对非金属溶液中锂离子的研究。 虽然相对于金属锂而言，锂离子电池比能量较低，但只要电 池制造商和电池组封装按照安全条例实施，同时保持电压和 电流的安全水平，那么锂离子电池的安全性是可以保障的。 从 1991 年索尼公司商业化生产第一批锂离子电池至今，锂 离子电池已然成为最有前途和发展最快的市场。不过与此同 时，研究人员依旧没有放弃对安全的金属锂电池的开发。 正极材料锂钴氧化物的发现应归功于 John Goodenough （1992 ）。据说， 当时 John Goodenough 与一位受雇于日本 NTT 公司的毕业生一起工作。 John Goodenough 发明了锂 离子电池后不久，那学生便将这一发明带回了日本。 1991 年，索尼便宣布获得了一个锂钴氧化物正极材料的国际专利， 随后多年， 诉讼接踵而至， 但是索尼仍能够持有专利而 John Goodenough 却一无所获。 锂离子电池体系的闪光点 锂离子电池的比能量是镍镉电池的两倍，此外相比于镍系统 的 1.20V ，有较高的理论电压（ 3.60V ），前者更有益于理论 比能量的增加。同时，电极活性材料的改进在提升能量密度 方面具有更大的潜力。锂离子电池的负载性能很好，理想的 单电池在 3.7 至 2.8V 的电压范围内具有平坦的放电曲线， 呈 现出良好的能量储备性能， 而镍基单电池只具有 1.25 到 1.0V 的较窄范围的平坦放电区间。 1994 年， 18650 型号 [2] 的圆柱形锂离子电池容量仅 1100mAh 成本却超过了 10 美元，而到 2001 年，成本则降 为 2 美元，容量升至 1900mAh 。今天， 高能量密度的 18650 柱形电池可提供超过 3000mAh 的容量而且成本更加低廉。 成本的降低，比能量的增加以及不含有毒物质使得锂离子电 池在便携式设备上的应用得到普遍认同，也逐渐从最初的消 费品市场一步步走向了电动汽车动力系统在内的重工业领 域。 2009 年，电池收益中大约 38% 都是锂离子电池贡献的。锂 离子电池易于维护的特点也是许多其他化学电池无法匹敌 的。锂离子电池无记忆效应， 不需要完全充放电来保持性能， 而且自放电率不足镍基电池的一半，这使得锂电池在燃油量 表上得到良好应用。此外，锂离子电池具有 3.60V 的额定电 压，通过电池组设计可以直接用作手机和数码相机的蓄电池， 简化工艺并降低了成本。但是不足之处在于需要保护电路防 止漏电，还需避免高昂的价格。