第3章 锂离子电池

3.1 锂离子电池概述

锂离子电池是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。锂离子电池充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和自由电子，并且锂离子向阳极运动与自由电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和自由电子，并在阴极处合成锂原子。所以，在该电池中锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，所以这种电池叫作锂离子电池。

锂离子电池是近年来出现的金属锂蓄电池的替代产品，电池的主要构成为正负极、电解质、隔膜以及外壳。正极采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极；负极的材料选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、中间相碳素微球等和金属氧化物。电解质采用LiPF₆的乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯和低黏度二乙基碳酸酯等烷基碳酸酯搭配的混合溶剂体系。隔膜采用聚烯微多孔膜如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或它们的复合膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。外壳采用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功能。

锂离子电池具有能量密度高、寿命长、充放电倍率高和低温性能好等优点，广泛用于数码产品、家用电器、医疗器械、乘用车、商用车和特种电源等领域。锂离子电池按照外形可分为圆柱形锂离子电池、方形锂离子电池和扣式锂离子电池。由于圆柱形锂离子电池具有非常高的自动化水平、成熟的工艺和较高的安全性，其市场占有量不断提高。