锂电池

电池概述

　　锂电芯（Lithium Cell）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的最基本电化学单位。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数的几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

　　锂电芯（Lithium Cell）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的最基本电化学单位。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数的几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

　　锂电池工作原理

　　锂金属电池：

　　锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

　　放电反应：Li+MnO2=LiMnO2

　　锂离子电池：

　　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

　　正极

　　正极材料：可选的正极材料很多，主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：

　　LiCoO2 3.7 V 140 mAh/g

　　Li2Mn2O4 4.0 V 100 mAh/g

　　LiFePO4 3.3 V 100 mAh/g

　　Li2FePO4F 3.6 V 115 mAh/g

　　正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放电时：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4

　　负极

　　负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。 充电时：xLi+ + xe- + 6C → LixC6放电时：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C

　　最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低，放电电压平缓。使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算器，数码相机、手表中。

　　为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究，从而制造出前所未有的产品。

　　1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

　　预计到2013 年全球锂离子电池产业规模将达到278.1 亿美元，2015 年，新能源汽车的产业化应用将带动全球锂离子电池的产业规模达到523.2 亿美元。

　　就中国市场而言，得益于动力锂离子电池的快速发展，2013 年锂离子电池整体市场规模将达到741.7 亿元，同比增长33.2%，并且未来三年市场规模增速均会保持在30%以上，到2015 年，整个中国锂离子电池的市场规模将突破1000 亿元，达到1251.5 亿元。

　　中国产业洞察网数据显示：电池产值2010年在5000多亿元，这并不包括太阳能电池，2012年达到了7000亿元左右，预计到2015年将突破1万亿元。而2013年家电行业不过七八千亿元左右。当前全国有1.2亿辆新能源汽车，1.5亿辆电动自行车，50万个充电站，都在用电池，还包括飞机、坦克等都离不开电池。

　　碳负极材料：

　　已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

　　锡基负极材料：

　　锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。没有商业化产品。

　　氮化物

　　也没有商业化产品。

　　合金类

　　包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金 ，也没有商业化产品。

　　纳米级

　　纳米碳管、纳米合金材料。

　　纳米氧化物

　　目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面，极大地提高锂电池的充放电量和充放电次数。