鋰電池的工作原理、現狀及前景

鋰電池的工作原理

鋰電池是一種二次電池（充電電池），它緊要依賴鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。

鋰電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

充電正極上發生的反應為

LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)

充電負極上發生的反應為

6C+XLi++Xe-=LixC6

充電電池總反應：LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

不斷上漲的價格可能對鋰電池造成問題，因為成本是妨礙其擴展到可再生能源使用的緊要因素。盡管如此，鋰目前并不是鋰電池成本的緊要因素。鋰用于陰極和電解質，這僅占總成本的一小部分。在這些成分中，出產成本和陰極中鈷的成本是緊要因素。鑒于鋰電池的基本優勢，在將來許多年里，鋰電池將完全有可能持續主導便攜式電化學儲能。

由于鋰電池是便攜式電化學儲能的首選來源，提高其成本和性能可以極大地擴展其使用范圍，并使得依賴儲能的新技術成為可能。迄今為止，鋰電池的大量研究一直處于電極材料中。具有較高倍率容量、較高充電容量和（關于陰極）足夠高的電壓的電極可以提高鋰電池的能量和功率密度，并使其更小和更便宜。

鋰電池具有分明的基本優點和幾十年的研究，使其發展成為當今的高能量密度、高循環壽命、高效率的電池。近二十年來，鋰電池電極材料的研究一直是令人振奮的。隨著新材料和策略的發現，鋰電池無疑將在將來幾年對我們的生活出現越來越大的影響。

鋰電池以其優越的性能和成熟的技術成為將來十年電動車用電池首選。目前，消費類電子產品占鋰電池需求的58%，鋰電池在消費類電子產品方面的使用緊要包括：手機、個人電腦、平板電腦、數碼相機、移動電源、電子煙等。

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