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來源：互聯網

鋰電池（鋰 Cell）是指由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。工作原理是通過鋰離子不斷的進行嵌入和脫嵌運動，同時與電子相結合。鋰電池鋰的基本結構由正極、負極、隔離膜、電解液和外殼五部分組成。它具有比能量高、使用壽命長、綠色環保等優點。

鋰電池的分類可按照電池結構、使用次數、外部結構以及極片材料等維度進行劃分，若按照使用次數分類，它可分為鋰一次電池與鋰二次電池。鋰電池常見的性能參數有開路電壓、工作電壓、額定容量、放電深度、自放電率、電池能量和電池內阻等。鋰電池被廣泛應用于各種設備和領域，如便攜設備、儲能、工業領域，代表前沿趨勢的新能源汽車也正是其中之一。

1913年，鋰金屬電池的概念由美國化學家吉爾伯特·路易士（Gilbert N. Lewis）提出并進行了相關研究；而鋰離子電池的研究則始于20世紀70年代，由英國科學家斯坦利·惠廷厄姆（M. S. Whittingham）等人開始。在其之后，許多學者進行研究，1985年，第一個現代意義上的二次鋰離子電池由日本科學家吉野彰（Akira Yoshino）制作而成。在1991年，日本索尼開始銷售第一塊鋰離子電池。隨著電信、信息市場的發展，特別是移動電話和筆記本電腦的大量使用，給鋰離子電池帶來了市場機遇。而聚合物鋰離子電池以其在加工性能、質量、材料價格等方面的獨特優勢，將逐步取代液體電解質鋰離子電池，成為了鋰離子電池的主流，被譽為“21世紀的電池”。

發展歷史

1913 年，麻省理工學院的Gilbert N. Lewis 教授在美國化學學會會刊上發表“The potential of the 鋰 electrode”論文，首次系統闡述和測量金屬鋰電化學電位，被視為最早的系統研究鋰金屬電池的工作。但是由于金屬鋰化學性質十分活潑，導致其在空氣和水中極其不穩定，從而使得隨后幾十年間鋰基電化學電池并未引起人們重視，這種情況一直到20世紀60年代才開始有轉機。

20世紀70年代的石油危機迫使人們去尋找新的替代能源，同時軍事、航空、醫藥等領域也對電源提出新的要求。當時的電池已不能滿足高能量密度電源的需要。

1958 年，加利福尼亞大學伯克利分校的William S. Harris 在其碩士論文“Electrochemical studies in cyclic esters”中提出采用有機環狀碳酸酯作為鋰金屬電池的電解質為日后研究有機非水液態鋰電池提供了一條全新的思路。

1962年，在波士頓召開的電化學學會秋季會議上，來自美國軍方Lockheed Missile and space co.的chilton jr. 和cook提出“鋰非水電解質體系”的設想，這可能是學術界第一篇有關鋰電池概念的研究報告。它第一次把活潑鋰引入到電池設計中，鋰電池的雛形由此誕生。

此同時，借助一次金屬鋰電池的成功經驗，在隨后十幾年間研究者努力嘗試將金屬鋰電池二次化，即嘗試將不可以充電的鋰電池實現可逆充電。1965 年，德國化學家Walter Rüdorff首次發現在一種層狀結構的硫化物TiS2中可以化學嵌入鋰離子，這一重要結果立刻引起了正在嘗試尋找可逆電化學儲鋰正極的科學家Stanley Whittingham 的關注。

1970 年前后，美國航空航天局和日本松下公司研發出一種以化石墨作為正極匹配鋰的一次電池，并成功實現商業化，從而使得鋰電池首次走進了人們的視野。

1972年-1979年，時任美國埃克森石油公司的研發人員Stanley Whittingham 經過一系列細致研究證明了這種層狀結構的金屬硫化物(TiS2)，這是一種嵌入/脫嵌式的正極，可以在層間實現鋰的電化學可逆儲存，即讓鋰電池從用完即廢的一次電池走向了可以反復充放電的二次電池，也就是我們常說的蓄電池。隨后，他以此為基礎構建了一個鋰二次可充電池原型。

1980 年，在美國波士頓舉辦的一個學術會議上法國科學家Michel Armand 教授首次提出能否同時使用具有嵌入式儲存鋰機制的正極和負極構建一種新型的二次鋰電池體系，這種體系可以看成是鋰離子在充放電過程中在正負極可逆的來回穿梭搖擺，故而被形象地命名為搖椅式電池(rocking chair battery)，鋰離子電池由此開始在科學界醞釀，但值得指出的是，“鋰離子電池”這個名稱在當時并不存在。

1980 年，時任牛津大學無機化學系教授的John B. Goodenough提出用一種含鋰的金屬氧化物來替代不含鋰的金屬硫化物作為鋰電池正極，同時其具有更高的電壓和化學穩定性。經過大量的研究和探索，他最終找到了具有層狀結構的鈷酸鋰正極(LiCoO2，放電電壓：3.7 V，空氣中穩定)，這一重要材料的發現為構建搖椅式鋰離子電池雛形提供了理想正極材料。

1982年伊利諾伊理工大學(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發現鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時，采用鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關注，因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。

1982 年，Yazami 博士在聚合物電解質中首次證明在沒有液體有機溶劑發生共嵌入的情況下，石墨是可以可逆實現電化學儲鋰的，這一重要發現無疑對采用石墨碳負極作為鋰離子電池負極技術路線的充分肯定。隨后1983 年，日本旭化成化學公司的科學家Akira Yoshino 教授提出采用鈷酸鋰為正極，聚乙炔為負極的鋰二次電池原型。但由于聚乙炔密度和容量較低且化學穩定性不好，隨后Akira Yoshino 教授開始尋找更多的碳基材料，在這個探索過程中他發現了某些具有特殊晶體結構的碳材料(氣相沉積生長的碳納米線)可以避免共嵌入且具有更高的容量，此后延續這個研究思路，最終他找到了石油焦負極并以此搭配鈷酸鋰正極構建出世界上第一個鋰離子電池模型。

1983年，M.Thackeray、J.Goodenough等人發現錳尖晶石是優良的正極材料，具有低價、穩定和優良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低于鈷酸鋰，即使出現短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。

1988年，加拿大的Moli 能量公司率先推出首款商業化的鋰二次電池(Li/MoS2)，引起產業界廣泛關注。然而，盡管可逆鋰電在原理上成功得到印證，但由于鋰負極在不斷循環中容易生成樹枝狀的鋰枝晶從而造成電池內部短路引發起火爆炸。

1989 年，Moli Energy公司的電池產品由于出現起火爆炸事故，不得不采取大范圍緊急召回。隨后其他電池生產巨頭索尼Sony、三洋Sanyo 和松下電器Panasonic 也相繼做出決定終止其二次金屬鋰電池的研究和開發，至此金屬鋰二次電池在商業化的道路上戛然而止。

在隨后的幾年間，Akira Yoshino 教授與索尼公司科學家Nishi Yoshio 團隊合作致力于開發出商業化的鋰離子電池，1991年6月，日本索尼公司推出第一塊商品化鋰離子電池(正極: 鈷酸鋰，負極: 石油焦，電解液：LiPF6-PC)，這標志著鋰離子電池時代的到來。

1996年，Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鐵鋰(LiFePO4)，比傳統的正極材料更具安全性，尤其耐高溫，耐過充電性能遠超過傳統鋰離子電池材料。因此已成為當前主流的大電流放電的動力鋰電池的正極材料。

20世紀90年代，手機、筆記本電腦等個人設備所用的鋰離子電池上市發售。最初被手機行業所用，其后廣泛用于便攜式音響、筆記本電腦。

1998年，中國天津電源研究所開始商業化生產鋰離子電池。習慣上，人們把鋰離子電池也稱為鋰電池，但這兩種電池是不一樣的。鋰離子電池已經成為了主流。

2006年后的ET（Environment&Energy）革命推動了電動汽車需求高漲，具有適合電壓高、能量密度大等汽車用二次電池性能的鋰離子電池也被用于電動汽車相關用途。在隨后的日子里鋰離子電池不斷進步，被廣泛用于各種商品中，蓬勃發展直至今日。

2018年10月，中國南開大學梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學賴超課題組合作成功制備了具有多級結構的銀納米線—石墨烯三維多孔載體，并負載金屬鋰作為復合負極材料。這一載體可抑制鋰枝晶產生，從而可實現電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”。

2020年，80歲的中國鋰電池第一人陳立泉帶著他的團隊研發出了新型的電池材料——納米硅鋰電池，它的容量是傳統鋰電池的5倍。

2021年11月，美國國家發明家科學院院士王朝陽團隊已經發明了一種全氣候電池，可解決鋰電池不耐低溫的問題。這一技術被2022年2022年北京冬季奧運會運會采用，成為驅動奧運電動汽車的核心技術之一。

2023年，來自中國哈爾濱工業大學(威海)先進鋰電技術研究中心的蘇新教授團隊研發出新技術，該技術不僅可以使鋰電池的使用壽命提升20%，還能在零下43攝氏度(℃)的極低溫環境下保持電池容量下降不超過20%。

2025年8月，中國天津大學科研團隊與合作者經過數年科技創新和技術攻關，首創高能鋰電池電解液“離域化”設計理念，打破了傳統電解液設計對主導溶劑化結構的依賴，實現了能量密度與綜合性能的雙提升，研制出能量密度超過600瓦時/公斤的軟包電芯和480瓦時/公斤的模組電池，其性能指標比現有主流鋰離子電池的能量密度和續航能力提高了2至3倍。相關研究成果于8月13日在國際知名學術期刊《自然》發表。10月，中國科學院金屬研究所表示，該所科研團隊在固態鋰電池領域取得突破，為解決固態電池界面阻抗大、離子傳輸效率低的關鍵難題提供了新路徑。該研究成果已發表在國際學術期刊《先進材料》上。中國科學家成功攻克全固態鋰電池的“卡脖子”難關，讓固態電池性能實現跨越式升級，以前100公斤電池最多支持500公里續航，如今有望突破1000公里天花板。中國多個科研團隊紛紛出手，三大關鍵技術突破讓“陶瓷板”和“橡皮泥”實現嚴絲合縫，有望解決固固界面的接觸難題，徹底打通固態電池的續航瓶頸。

2026年2月，中國科學院大連化學物理研究所陳忠偉院士團隊在黑龍江省漠河完成超低溫鋰電池實地測試，標志著中國自主研發的電池技術已能支撐各類設備在極端低溫下實現“PnP”，破解了極寒地區電池能源供給難題。團隊自主研發的超低溫電池技術及配套人工智能電源管理系統通過設計耐低溫電解液、開發準固態功能性隔膜，并融合AI電池管理算法，解決了傳統鋰電池在低溫下活性驟降、續航銳減甚至無法工作的行業痛點。該成果在零下34攝氏度的極寒環境中，無需任何外部保溫措施的鋰電池，靜置超過8小時后仍能保持超過85%的有效容量，并成功驅動工業級無人機完成長續航飛行與多項任務模擬。同月，天津大學許運華教授團隊聯合華南理工大學黃飛教授團隊等單位，以新型導電聚合物材料為基礎，調控材料中電子與鋰離子協同傳輸效率，研制出兼具優異電子導電性、鋰離子快速傳輸能力與高儲能容量的有機正極材料，突破傳統有機鋰電池電量低、難以實用化等瓶頸。團隊基于該材料制備出能量密度超250 瓦時/公斤的有機軟包電池，性能超越磷酸鐵鋰電池；該電池可在-70℃至80℃環境工作，具備良好柔韌性與安全性，電極可耐受彎折、拉伸、擠壓，電池通過針刺安全測試。許運華表示，該成果為綠色電池開發奠定材料基礎，柔性特性可為柔性電子、可穿戴設備提供儲能方案。相關研究成果于北京時間2月19日在線發表于《自然》。同月，由南開大學和上海空間電源研究所等單位科研人員組成的團隊，取得了一項首創性的突破。經過多年攻關，科研團隊攻克了氟難以溶解鋰鹽等關鍵難題，合成出系列新型氟代烴溶劑分子，通過調控氟原子的電子密度和溶劑分子的空間位阻，既顯著降低電解液用量，又具有快速電荷轉移的動力學特性，從而同時提升了電池能量密度和低溫適應能力，可以使鋰電池在同等大小和重量的情況下，實現續航力的成倍提升，耐低溫性能也明顯增強。這一成果于2026年2月26日凌晨在國際學術期刊《自然》上發表。

基本結構

正極

正極材料種類可大致分為鈷酸鋰、錳酸鋰(4)、磷酸鐵鋰() 等，正極材料的選擇將直接影響著鋰電池工作時的性能。在進行充放電狀態下，正極的鋰離子會發生脫嵌和嵌入反應。

負極

負極材料大致分為以下兩種：第一種為錫基類和合金類負極材料，這些種類材料尚處于試驗階段，還沒有大規模應用于商業化產品之中。第二種為碳負極材料，通常為石墨，這也是在實際中被廣泛采取的碳素材料，安全、無毒、循環壽命長。它具有較高的比容量以及充放電時的可逆性，從而在電池工作時能夠保持良好的穩定性。

隔離膜

隔離膜的材料主要由濕法工藝得到的聚乙烯(Polyethylene, PE)和干法工藝得到的聚丙烯(Polypropylene, PE)材料為主，具有通透和保護的作用，置于正負極之間，隔離膜上的孔徑大小應保證電池工作時鋰離子能夠正常的通過，同時防止其他物質的穿透，有效避免兩極活性物質直接接觸而導致內部短路現象的發生，在應對穿刺和拉伸等外力作用下可以保持足夠的穩定性。

電解液

電解液主要由鋰鹽、有機溶劑和必需的添加劑進行配比組成。保證離子能夠更好的在電池正極和負極之間傳輸，保持電池持續工作時的強度。在電池高溫或低溫情況下，鋰電池電解液基本決定了電池的循環壽命及安全性能。

外殼

外殼的作用是對電池內部的材料進行保護。其重量較輕，同時具有良好的防爆、耐高溫以及耐腐蝕等一系列高強度特性，能有效抑制電池的極化反應，增強鋰電池的一致性，進而提高循環壽命。

關鍵材料

正極材料

正極材料占鋰電池生產成本的20%-30%，是決定鋰電池性能的重要因素，其主要技術路線包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。隨著技術的更迭，具備能量密度優勢的高三元，以及具備安全性、經濟性優勢的磷酸錳鐵鋰是主要發展方向。

負極材料

負極材料作為鋰離子和電子的載體，主要承擔能量的儲存與釋放作用，可直接影響電池的能量密度、循環壽命、安全性以及快充能力等性能。目前，負極材料以人造石墨為主，約占鋰離子電池成本的10%-15%。

電解液

電解液由溶劑、鋰鹽、電解液組成，其中最主要的成分為鋰鹽和添加劑，添加量分別約12%、8%。電解液對鋰電池的高低溫性能、倍率性能、安全性能等綜合性能影響大。

隔膜

鋰電池隔膜是決定電池性能、安全性和成本的重要材料。在四大鋰離子電池材料中，隔膜的成本占比僅次于正極材料約為 10%~15%，在一些高端電池中，隔膜成本占比更高。隔膜位于鋰電池正極和負極之間，主要作用是將正負極活性物質分隔開，防止兩極因接觸而短路；此外在電化學反應時，隔膜亦能保持必要的電解液，形成離子移動的通道。

技術參數

開路電壓：開路電壓(Open circuit 電壓, OCV)指的是電池在沒有電流通過的狀態下，正極和負極之間的電勢差。開路電壓與電池的尺寸和內部結構無關，而與正負極材料的活性、電解質溶液和環境等因素有關。在電池管理系統中，開路電壓也可以預測電池的SOC，它是通過恒流充放電實驗測量得到。

工作電壓：工作電壓也稱電池端電壓，它是指當電池存在負載接通時，電流流過電池正極和負極之間存在的電勢差。在電池放電過程中的端電壓低于開路電壓，充電過程中的端電壓高于開路電壓。同時電池兩端電壓易受溫度和放電倍率影響，即溫度越高，端電壓上升越快，放電倍率越大，端電壓下降越多。

額定容量：是指在設計和生產電池過程中，規定電池在進行放電過程時能夠最低限度放出的電量。

放電深度(Depth of Discharge, DOD)：是指電池放電過程中的放電程度，也表示為在一定周期內電池額定容量與釋放電量的百分比。DOD通常與荷電狀態(State of Charge, SOC)以組合的形式出現，兩者相互聯系，SOC為電池所剩容量與完全充電時容量的比值。當電池釋放出與額定容量相同的電荷量時，SOC將會變為0，電池的DOD為100%。

放電倍率：指滿狀態下的電池按規定時間放出標稱容量需要的電流值。同等時間內，放電量一般是電池額定容量整數倍或其分數，同時也是表征電池功率特性的重要參數。如采用1C倍率對容量為30Ah的電池放電，也就是電池以30安培的電流放電。

式子中，I為最大放電電流，用安培表示：是電池額定容量Ｃ與放電時間的比值；n為放出標稱容量的小時數；Ｍ為C的倍數或其分數。

自放電率：自放電率也稱荷電保持能力，它是指在穩定狀態下電池保持電量的能力。電池的自放電率與進行加工時原材料純度、制造工藝以及環境溫度等因素有直接的關系。常溫下鋰電池自放電率為 5%-8%。當溫度越高，自放電電流不變時，電池的SOC值越小；當自放電電流越大，溫度不變時，電池的SOC值越大，當溫度和自放電電流都高，電池消耗的電量越快。

電池能量：是指在一定的放電條件下，電池將化學能轉化為電能的能力。其單位通常以瓦時(Wh)或千瓦時(KWh)來表示。

電池內阻：是指在充放電過程下，電流通過電池內部時受到的阻力。電阻不是一個固定的數值，它在充放電過程中隨著時間不斷地變化，也是衡量電池性能的重要指標。電阻是描述電池健康狀況的重要指標之一。在充放電過程中，電池內阻影響鋰電池的端電壓和開路電壓，而電池內阻也在不斷變化，它受電解液濃度、環境溫度和電化學反應等因素影響，一般分為歐姆內阻和極化內阻。電內阻存在于電極和電解質中將會導致鋰離子電池無法完全等效于理想電源。由鋰電池內部運動而產生的電阻稱為歐姆內阻。歐姆內阻是鋰電池的重要參數之一，它的大小與鋰電池類型、鋰電池結構、電解液濃度等影響因素均有關。在鋰電池在充放電過程中，電池的正負極將發生化學反應產生極化電阻。

工作原理

鋰電池的工作原理是鋰離子不斷做脫嵌和嵌入反應，同時與電子相結合的過程。鋰最容易失去電子，石墨和金屬氧化物之間的電解質起到保護作用。在充電時，隔離膜只能讓 Li+通過，電源的正側吸引和排斥了來自金屬氧化物中鋰的電子和離子，e -無法通過電解液，通過流經外部通路到達石墨層，Li+由于自身特性被吸引至負極并通過隔離膜，同時到達負極的石墨空間。當所有鋰原子都到達石墨層的時候，意味著電池充滿電， Li+和 e -從正極氧化物實現結構上的脫離。放電時，Li+希望作為正極氧化物的一部分恢復到穩定的狀態。由于這種趨勢，Li+穿過電解液重新移動回到正極，e -也會維持正極的電荷平衡而進行相反的運動，從而向外輸電。

在充放電時，鋰電池內部發生的化學反應如下：

充電時正極反應：

負極反應：

總反應：

放電時正極反應：

負極反應：

總反應：

總反應式：

充電方式

鋰電池主要的充電方式有兩種，主要為恒流充電模式和恒壓充電模式，無論是恒流充電模式還是恒壓充電模式，其充電方式主要可以分為四個階段來實現:涓流充電 (低壓預充)、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。

第一階段:涓流充電。主要針對完全放電的電池單元進行預充電 (恢復性充電)，即在電池電壓低于3V 時采用涓流充電。涓流充電電流是恒流充電方式下電流的十分之一，即0.1C(C 是以電池標稱容量對照電流的種表示方法，例如電池的容量是 1000 mA·h，則1C就代表充電電流為1000mA)。

第二階段:恒流充電。當電池的電壓上升到涓流充電闕值以上時，則提高此時的充電電流進行恒流充電。一般情況下恒流充電的電流在 0.2~1.0C。此時電池的電壓也會隨著恒流充電過程逐漸上升，一般情況下單節電池設定的電壓為 3.0~4.2V。

第三階段:恒壓充電。當電池的電壓上升到 4.2V 時，恒流充電階段結束，開始恒壓充電階段。這時電流的變化會根據電芯飽和程度而決定，隨著充電過程的進行，充電電流從最大值慢慢地減少，當減小到 0.05C 時，則認為充電終止。

第四階段:充電終止。充電終止的典型方法主要有兩種。第一種方法采用最小的充電電流來判別或采用定時器(或者兩者相互結合)。用最小電流法來監視恒壓充電階段的充電申流，并當充電電流減小到0.05C (或者取0.02~0.07C 范圍內的值) 時就終止充電。第二種方法采用的是計時法，以恒壓充電階段開始的時間為初始時間，連續充電 2h 后終止充電過程。

完全放電的電池完成以上四個階段的充電需要 2.5~3h。充電結束后，若檢測到電池電壓低于3.89V，系統將觸發重新充電。鋰電池的適宜充電電量范圍通常為20%-80%，此范圍有助于延長電池使用壽命。

主要分類

按電池結構分

從電池結構組成方面大致可以分為鋰金屬電池和鋰離子電池兩大類。

鋰金屬電池與鋰離子電池的主要區別是鋰金屬電池的負極是金屬鋰，鋰離子電池的負極使用的像石墨礦、硅以及鈦酸鋰等之類的可進行存儲的框架材料（俗稱“Host”）。鋰金屬電池主要包括了、 —次電池以及電池、電池等可充電電池。鋰金屬電池一般用作手表、計算器、相機。

鋰離子電池主要是以、三元材料等作為正極，以石墨、硅和鈦酸鋰等作為負極材料的一系列電池。因為鋰金屬電池在作為二次電池使用時，在其充電過程中，負極鋰金屬沉積過程中會有鋰枝晶的生成，造成電池短路引發安全問題，所以當前應用比較廣泛的仍然是鋰離子電池。鋰離子電池一般用于消費者電子行業，如移動電話、手提電腦等。

按使用次數分

鋰電池分為只能用一次（不可充電）的干電池“一次電池”和能多次充電使用的電池“二次電池”。

不可充電的電池稱為一次性電池，它只能將化學能一次性地轉化為電能，不能將電能還原回化學能(或者還原性能極差)。不可充電的鋰電池有多種，目前常用的有鋰二氧化錳電池、鋰-亞硫酰氯電池及鋰和其他化合物電池。

可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)，它能將電能轉變成化學能儲存起來，在使用時，再將化學能轉換成電能，是可逆的。可充電的鋰電池有多種，如鋰-釩氧化物電池、鋰離子電池及國外新開發的鋰聚合物電池等。可充電鉀離子電池是目前手機中應用最廣泛的電池，但它在使用中不可過充、過放(會損壞電池或使之報廢)。因此，在電池上有保護元器件或保護電路以防止昂貴的電池損壞。鋰離子電池充電要求很高，要保證終止電壓精度在1%之內，目前各大半導體器件廠已開發出多種鋰離子電池充電的IC，以保證安全、可靠、快速地充電。

按外部結構分

根據外部結構可將電池分為軟包裝鋰電池，柱形鋰電池和方形鋰電池三種。

按極片材料分

磷酸鐵鋰電池（LFP）：磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。磷酸鐵鯉電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，由于它的性能特別適于作動力方面的應用，因此也稱為磷酸鐵鋰動力電池，也有人把它稱為鋰鐵動力電池。在金屬交易市場中，鉆(Co) 最貴，而且存儲量不多， (Ni)、 (Mn)較便宜，而鐵 (Fe) 最便宜。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一致。因此，采用正極材料做成的電池應是最便宜的。

鈷酸鋰電池（LCO）：鈷酸鋰電池結構穩定、容量比高、綜合性能突出，但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型電芯，廣泛應用于筆記本計算機、手機、MP3/MP4 等小型電子設備中，標稱電壓為3.7V。

錳酸鋰電池（LMO）：錳酸鋰電池是指正極使用錳酸鋰材料的電池，錳酸鋰電池的標稱電壓在 2.5~4.2V，錳酸鋰是成本低、安全性和低溫性能好的正極材料，因而被廣泛使用。但是其材料本身并不太穩定，容易分解產生氣體，因此多和其他材料混合使用，以降低電芯成本，導致其循環壽命衰減較快，容易發生鼓脹，高溫性能較差、壽命相對短。它主要用于動力電池方面的大中型電芯，其標稱電壓為3.7V。

三元聚合物電池：三元聚合物鋰電池是指正極使用鎳鈷錳鋰或者鎳鈷鋁酸鋰的三元材料的鋰電池。該電池的標稱電壓已達到 3.7V，在容量上已經達到甚至超過鈷酸鋰電池水平。

鈦酸鋰電池（LTOA）：鈦酸鋰電池是一種用鈦酸鋰作鋰電池負極材料，可與錳酸、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負極組成1.5V 的鋰離子二次電池。

主要特點

優點

比能量較高：比能量指的是單位質量或單位體積的能量，單位為 W·h/kg 或 w·/L電池具有高儲存能量密度，目前已達到 460~600w·h/kg，是鉛酸蓄電池的6~7倍。

使用壽命長：使用壽命可達到6年以上，用磷酸亞鐵作為正極材料的電池 1C(100%放電深度，100%DOD) 充放電，有可以使用 10000 次的記錄。

額定電壓高：單體工作電壓為3.7V 或32V，約等于3個或鎳充電電池的串聯電壓，便于組成電池電源組。

具備高功率承受力：其中電動汽車用的磷酸亞鐵電池可以達到 15~30C 充放電的能力，便于高強度地起動加速。

自放電率很低：這是該電池最突出的優越性之一。鋰電池充電快，僅充電 1~2h，就可以達到最佳狀態。同時，鋰電池泄漏是很少見的。而鋰電池自放電率低，放電率目前一般可達 1%/月以下，不足鎳氫蓄電池的 1/20。

重量輕：相同體積下的重量約為鉛酸蓄電池的 1/6~1/5。

溫度適應性強：可以在-20~ 60C 的環境下使用，經過工藝上的處理，可以在-45C的環境下使用。

綠色環保：生產、使用和報廢過程中都不含有也不產生鉛、汞、等有毒害的重金屬元素和物質。生產過程中基本不消耗水對節約水資源十分有利

無記憶效應：鋰電池可以充放電不充分而不降低其容量。

缺點

內部阻抗高：由于鋰電池電解液為有機溶劑，其電導率比鎳鎘電池和金屬氫化物鎳電池電解液的要低得多，所以鋰電池的內部阻抗比鎳氫電池和鎳鎘電池高11倍左右。

工作電壓變化較大：對電池放電到額定容量的 80%時，鎳電池的電壓變化很小(約20%)，鋰電池電壓變化較大 (約40%)，這是電池供電的嚴重缺陷。然而，由于鋰電池的放電電壓高，很容易檢測到電池的剩余容量。

成本高：電極材料的成本比較高。

對鋰電池的裝配要求很嚴格：需要低濕度的條件才能完成，電池的結構也比較復雜需要，特殊的保護電路，防止電池被過充或過放電。

安全性差：鋰電池使用有機電解液，使電池有一定的安全隱患

安全現狀和運輸安全

安全現狀

鋰電池具有能量密度大、比能量高的特性，存在火災爆炸風險。此類風險的發生與電池材料特性（如內部短路、熱失控等材料反應機制）及使用管理狀況（如安全管理缺失、非規范存放等）密切相關。自投入商業應用以來，發生了許多事故：2005年11月，日本尼康株式會社緊急召回一款數碼相機鋰離子電池，原因是遇到了電池爆炸、過熱和熔化問題。2006 年 8 月，計算機生產商戴爾和蘋果公司分別宣布回收數以百萬計的存在安全問題的筆記本電腦鋰離子電池。2016年，韓國三星電子旗艦智能手機 Galaxy Note 7在首次發布后短短一個多月，發生三十多起因電池缺陷造成的爆炸和起火事故，直接導致這款新手機停止生產，損失慘重。2017年5月7日，深圳市一輛載有18650鋰離子電池的貨車到華南城發物流，疑因行駛中顛簸引起電池碰撞引發火災等等。

運輸安全

鋰電池的危險性主要取決于所含的鋰，因為鋰是活潑金屬，易燃，遇水會劇烈反應，放出氫氣。運輸過程中若操作不當，易導致電池被破壞，進而產生高溫，甚至發生燃燒和爆炸。因此，鋰電池的運輸安全越來越被重視。

1956年，由“聯合國經濟及社會理事會危險貨物運輸專家委員會”編寫《關于危險貨物運輸的建議書Recommendation on the transport of dan-gerous goods(TDG)》首次出版，該《建議書》是關于電池運輸安全最具權威的規定，也是理電池運輸安全的最基本要求。同時這個委員會于2001 年重組，更名為“危險貨物運輸全球化學品統一分類標簽制度問題專家委員會”。

2017年，國際航空運輸協會 (IATA) 發布的《Dangerous Goods Regulations》 (簡稱DGR) 58版 (2017年) ，其中便有針對鋰電池的運輸要求。

2017年1月，中國開始執行的國際海事組織頒布的《International Maritime Dangerous Goods Code》 (IMDG) 37-14版,其中便有關于鋰電池的內容。

2023年，中國國家鐵路局、工業和信息化部、中國國家鐵路集團有限公司發布《關于消費型鋰電池貨物鐵路運輸工作的指導意見》，其中明確，符合條件的消費型鋰電池貨物，通過鐵路運輸時不作為危險貨物運輸。

關鍵技術

鋰電池生產流程分為三個主要的工段，包括極片制作、電芯制作、電池組裝。在鋰電池的生產工藝中，極片制作是所有工藝的基礎，也是鋰電池項目工藝的開始階段，鋰電池電芯制作是整個工藝流程的核心，是最關鍵的一部分，而最后一個環節是電池組裝，這一步對鋰電池成品的質量有著重要的影響。具體來說，鋰電池生產流程的環節包括正極拉漿、負極拉漿、正極片、負極片、剛殼裝配、柱液及檢測與包裝等。

鋰電池的關鍵技術：

濕度控制：鋰電池工藝設備的濕負荷參數需要保持在一定范圍內，要求生產環境的空氣必須是干燥空氣，并且送風管管道的密封性能以及生產車間的封閉性同樣也是非常重要的影響因素。

鋰電池熱壓整形：電池隔膜作為電池的核心部件，發揮了隔離正負極電子傳導，同時允許鋰離子在兩極之間的往復通過的關鍵作用，隔膜上的微孔結構正是這些離子往返于正負極的重要通道，它的透氣性能會直接影響到電池的性能。（隔膜透氣性是指隔膜在一定的時間壓力下透過的氣體量）如果隔膜的透氣性不好，將影響鋰離子在正負極之間的傳遞，繼而影響鋰電池的充放電。測試工藝過程為：固定電池隔膜、在隔膜一側施加氣壓、計量氣壓壓降和所用時間、檢測隔膜的透氣度。所用時間越短, 透氣性越好。

導電涂層：也稱為預涂層，在鋰電池行業內通常指涂覆于正極集流體——鋁箔表面的一層導電涂層，涂覆導電涂層的鋁箔稱為預涂層鋁箔或簡稱涂層鋁箔，其最早在電池中的實驗可以追溯到70年代，而隨著新能源行業的發展，特別是磷酸鐵鋰電池的發展而風生水起，成為了熱門的新技術或新材料。

回收利用

處理失效鋰離子電池主要有化學法和機械法(物理方法)兩種方法：

化學處理方法中比較典型的流程為破碎、電解液處理、焙燒、磁選、細磨、分類和篩分、再經熔煉，產出高品位的鈷合金，再經濕法處理，產出鈷或碳酸鈷和碳酸鋰。機械法(物理方法) 比較典型的流程為破碎、電解液處理、熱處理、磁選、細磨，再經分類篩分和分離，產出含銅廢料和精制鈷料。

應用領域

交通領域

混合動力電動汽車主要采用鉛-酸、鎳-氫電池作為主電源，在雙路用備用電源上連接數十個電化學電容器。隨著汽車電子控制線路的增多,要求備用電源具有更高的容量。與現在的電化學電容器相比，新型鋰離子電池同樣具有高可靠性,而且能夠大幅降低占用空間和重量，正逐步取代傳統的鉛-酸鎳氫電池。此外，汽車污染日益嚴重，尾氣、噪音等對環境的破壞到了必須加以控制和治理的程度，特別是在一些人口稠密、交通擁擠的大中城市情況變得更加嚴重。而鋰電池因其無污染、少污染、能源多樣化的特征在電動汽車行業得到了大力的發展，可以改善環境污染狀況。

電子產品領域

由于鋰電池具有高體積能量密度特點，它可以做得更小更輕，因此在便攜式電子產品中得到了廣泛的應用，隨著手機、數碼相機、攝像機、筆記本計算機和掌上游戲機的普及，鋰電池產品一直保持快速增長，并占據了大部分的市場份額。隨著大電流充放電性能的提高，鋰電池也將擴大其在無線電話和電動工具領域的應用。

航空航天領域

由于鋰離子電池具有很強的優勢，可以在航空航天領域中為發射和飛行中的校正、地面操作提供支持，同時有利于提高一次電池的功效并支持夜間作業。

軍事領域

由于鋰離子電池具有能量密度高、質量輕、體積小等優點，裝配后可提高武器、裝備的靈活性。因此在國防軍事領域，鋰離子電池涵蓋了陸(單兵系統、陸軍戰車軍用通信設備導彈)、海(魚雷潛艇水下機器人)、空(無人偵察機)、天(衛星飛船)等諸多兵種。

儲能領域

由于鋰電池能量密度高、使用壽命長的性能可在儲能環節得到廣泛的應用，鋰電池通常作為軌道交通、光伏發電、智慧電源、備用電源以及軍工供電的儲能容器，與儲能技術相聯系。鋰電池能夠有效解決光伏儲能和風電儲能的間歇式，能夠為電動汽車的續航提供有力保證。鋰電池在發電側儲能應用在光儲電站和風儲電站等場合，在用戶側的儲能應用體現在光儲充電站、家庭儲能和備用電源等場合，在變電站的儲能應用主要體現在變電站儲能和虛擬發電廠等場合。鋰電池應用于儲能領域，具備安全、可靠、壽命長和能量轉換效率高的優點，同時為了市場的經濟性效應，高壽命低成本的鋰電池正是市場發展和技術突破的方向。

發展趨勢

應用層面

鋰電池產業是全球高新技術發展的重要方向。鋰電池具有良好的電化學穩定性、能量密度高、比功率高、轉換率高、壽命長、無污染和無須維護等優點，是未來動力電池的發展方向。大多數汽車領域都把鋰電池當做汽車的動力電池，但汽車動力經過與鋰電池相結合, 便可變為電動汽車或混合動力汽車，這樣一來，未來會有越來越多新能源汽車走入到大眾的生活中。這不僅滿足了綠色出行與低碳生活的要求，還減少了大氣受汽車尾氣排放污染，從而進一步推動了相關綠色汽車行業的進步發展。此外，通過創新與發展完善的鋰電池技術, 使鋰電池越能夠應用于更多的相關技術范圍, 比如軍事或者航天飛行等方面。同樣能夠作為有用的小型號衛星的鋰電池, 使能夠實現該小型衛星其作用功能, 減少故障的發生, 同時在以后很長的一段期間內, 必會增加作為衛星電池的鋰電池。

技術層面

隨著中國科技研發能力的提升，鋰電池的新興技術如固態鋰電池、鋰硫電池等正處在快速發展階段。未來，這些技術的成熟與應用將進一步提升鋰電池的性能，推動其在儲能領域的廣泛應用。比如通過優化電池材料和制造工藝等方面，延長電池的循環壽命，降低電池的維護成本和更換頻率。

2025年10月，中國科學院金屬研究所表示，該所科研團隊在固態鋰電池領域取得突破，為解決固態電池界面阻抗大、離子傳輸效率低的關鍵難題提供了新路徑。該研究團隊利用聚合物分子的設計靈活性，在主鏈上同時引入具有離子傳導功能的乙氧基團和具備電化學活性的短硫鏈，制備出在分子尺度上實現界面一體化的新型材料。該材料不僅具備高離子傳輸能力，還能在不同電位區間實現離子傳輸與存儲行為的可控切換。該所科研人員介紹，基于該材料構建的一體化柔性電池表現出優異的抗彎折性能，可承受20000次反復彎折。當將其作為復合正極中的聚合物電解質使用時，復合正極能量密度提升達86%。此項研究為發展高性能、高安全性固態電池提供了新的材料設計思路與研究范式。該研究成果已發表在國際學術期刊《先進材料》上。

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