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摘要：随着社会经济的快速发展，人类社会进入了一个全新的信息与网络时代，同时人们对于电能性能的要求越来越高。电池作为便携式的储存电能的载体，在当今的电子设备如笔记本电脑与手机等产品中得到了广泛的应用。同时，市场对于小型电池的需求也逐渐增加，要求其具有体积小、容量大的特点。作为最新一代的清洁化学电源，锂离子电池具有高比能量的特点，其储存容量大且使用寿命长，锂电池的各种优势也受到了电池界的广泛关注。本文中，简述了锂离子电池以及其材料的发展，同时也介绍了一些最新的锂离子电池技术。
关键词：锂离子；电池；锂电池
1、锂离子电池
锂离子电池的工作原理主要是依靠锂离子在正负极之间的移动。锂离子电池充放电过程中，主要是靠Li+的运动，正离子在正负两个电极中往返的嵌入与脱嵌。在充电过程中，锂正离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电过程原理与充电过程一致。
锂元素是金属中最轻的元素，其原子量为6.94，密度为0.534g/cm3，其放电容量为3860mAh/g。
锂离子电池主要由正极、负极以及内部的电解液组成，正极材料一般采用活性物质，例如锰酸锂或者是钴酸锂材料；隔膜是一种特殊的高分子薄膜，具有微孔，方便锂离子自由通过；负极一般也采用活性物质，常用的是石墨，或近似碳结构物质；有机电解液一般采用溶解有六氟磷酸锂的溶剂，导电性能要强；电池外壳一般采用钢壳、铝壳或者铝塑膜制成。
2、锂离子电池工作原理
现如今市场中广泛使用锂离子电池，该电池具有相当多的有点，其能量密度较大，且平均输出电压高，循环性能较好，可满足快速充放电的要求。锂离子电池的效率可高达100%，使用寿命长。与传统的一些电池不同，它不含有毒物质，减少了对环境的污染。
锂离子电池中负极一般用碳素材料，其碳结构易于锂离子的嵌入与脱嵌；正极一般选用含有锂的化合物，锂离子电池中作用物质只有锂离子。锂离子电池充电过程中，正极上生成锂离子，经过电解液运动到负极，碳素材料上的微孔便于锂离子的运动，嵌入碳素材料上微孔中的锂离子越多，电池的充电容量就越高。同理，放电过程中，从负极脱嵌的锂离子越多，电池的放电容量就越高。一般的充电电流在0.2C到1C之间，当电流设定较大时，其电池的充电速度回加快，但同时也会引起更高的发热现象，原因主要是因为电池内部的化学反应不能瞬时完成，会作用一段时间，因此这种过大电流充电的方式不能使充电容量达到很满。
锂离子电池的放电电流不能过大，易导致电池内部的发热，损害电池，减少电池的使用寿命。从图1可看出，电池的放电电流越大，其放电容量就越小。由于锂离子电池内部的储能是通过一种可逆的化学变化实现，属于电化学反应，若过度的放电会使得这种电化学反应发生不可逆的转变，损害电池。
4、锂离子电池材料的发展
4.1、阳极材料
早期的锂离子电池一般采用金属锂，虽然金属锂有其一定的优势，然而该物质在充放电过程中易造成短路或爆炸，安全性能较低。随着科技的发展，目前主要的研究集中在四种材料上，碳材料、金属氧化物、金属氮化物以及纳米硅。碳材料的使用有利于锂离子的运动。天然的石墨材料容量较大，且嵌入的位置较多，易于锂离子的移动，但这种物质对电解液比较敏感。人工的碳材料存在一定的杂质，由于硬碳材料有较大的不可逆存量，因此在使用时往往会掺入一些其他元素，例如钾、硼等，可提高其容量。金属氧化物作为一种新型的阳极材料，循环稳定性较好，稳定性高。以金属氮化物为材料的负极，有较好的化学稳定性和可逆存量，充放电容量高。
4.2、阴极材料
目前大多数采用的是LiCoO2，该材料稳定性好且其制作工艺简单，然而也存在一定的问题，该材料对环境会造成一定的污染且其比能量相对偏低。在实际使用过程中，一般是采用Ni或者Mn部分代替Co以此来提高材料的安全性能。LiNiO2材料，具有层状结构，使用时一般用一些金属元素，例如Al、Ga等部分代替Ni来提高其稳定性。
4.3、电解质材料
电解质在锂离子电池中起着重要的作用，对于电解质，要求其化学稳定性能好，在高温下不易发生分解且具有较高的导电率。目前市场中大部分采用的是液态电解质，其溶剂为无水有机物，锂离子电池一般采用锂盐/混合碳酸酯溶剂构成的液体电解质，但液体电解质有一个较为严重的缺点，容易发生泄漏；相反，使用固体电解质可避免液态电解液的漏液情况，其安全性能更高，具有较好的柔韧性和稳定性，其缺点是离子的导电率较低。
5、锂离子电池的新发展
（1）聚合物锂离子电池：以导电材料为电池的正极，以碳材料为电池的负极，基于液态锂离子电池，采用固态或凝胶态的有机导电膜作为电解质。该电池性能更加稳定，被视为可替代现如今所使用的液态锂离子电池。
（2）动力锂离子电池：动力锂离子电池是指容量在3Ah以上的锂离子电池，目前则泛指能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动的锂离子电池，由于使用对象的不同，电池的容量可能达不到单位Ah的级别。动力锂电池可分为高容量动力锂离子电池与高功率动力锂离子电池两种，根据内部材料的不同，也可分为液态动力锂电池与聚合物锂电池。
（3）高性能锂离子电池：这是一种全新的铁碳储电材料，该材料可在很小的储电单元内储存相当多的电力，但其充电周期不稳定。在此基础上，改进合成方法，将原始材料与一种锂盐混合，生成全新的纳米结构材料，其储电能力可达到现如今市场上所使用的储电材料的两倍，且具有高性能。
结束语
作为一种高技术产品，锂离子电池具有较好的储电性能与充放电性能，被广泛用于手机、电脑等便携式电器中。随着技术的发展与进步，锂离子电池的电容量以及循环性能必将逐渐得到提高。
参考文献
[1]任学佑.锂离子电池的新进展[J].世界有色金属2013年12期.
[2]杨捷.锂离子电池的特点[J].现代电视技术.2012年04期.
[3]唐琛明，王兴成，沙永香.动力型18650锂离子电池的过充电性能[J].电源技术.2007.31（11）：885.
[4]张兴明. 浅谈锂离子电池材料的新发展[J].科协论坛.2008（03）.
关键词：锂离子；电池；锂电池
1、锂离子电池
锂离子电池的工作原理主要是依靠锂离子在正负极之间的移动。锂离子电池充放电过程中，主要是靠Li+的运动，正离子在正负两个电极中往返的嵌入与脱嵌。在充电过程中，锂正离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电过程原理与充电过程一致。
锂元素是金属中最轻的元素，其原子量为6.94，密度为0.534g/cm3，其放电容量为3860mAh/g。
锂离子电池主要由正极、负极以及内部的电解液组成，正极材料一般采用活性物质，例如锰酸锂或者是钴酸锂材料；隔膜是一种特殊的高分子薄膜，具有微孔，方便锂离子自由通过；负极一般也采用活性物质，常用的是石墨，或近似碳结构物质；有机电解液一般采用溶解有六氟磷酸锂的溶剂，导电性能要强；电池外壳一般采用钢壳、铝壳或者铝塑膜制成。
2、锂离子电池工作原理
现如今市场中广泛使用锂离子电池，该电池具有相当多的有点，其能量密度较大，且平均输出电压高，循环性能较好，可满足快速充放电的要求。锂离子电池的效率可高达100%，使用寿命长。与传统的一些电池不同，它不含有毒物质，减少了对环境的污染。
锂离子电池中负极一般用碳素材料，其碳结构易于锂离子的嵌入与脱嵌；正极一般选用含有锂的化合物，锂离子电池中作用物质只有锂离子。锂离子电池充电过程中，正极上生成锂离子，经过电解液运动到负极，碳素材料上的微孔便于锂离子的运动，嵌入碳素材料上微孔中的锂离子越多，电池的充电容量就越高。同理，放电过程中，从负极脱嵌的锂离子越多，电池的放电容量就越高。一般的充电电流在0.2C到1C之间，当电流设定较大时，其电池的充电速度回加快，但同时也会引起更高的发热现象，原因主要是因为电池内部的化学反应不能瞬时完成，会作用一段时间，因此这种过大电流充电的方式不能使充电容量达到很满。
锂离子电池的放电电流不能过大，易导致电池内部的发热，损害电池，减少电池的使用寿命。从图1可看出，电池的放电电流越大，其放电容量就越小。由于锂离子电池内部的储能是通过一种可逆的化学变化实现，属于电化学反应，若过度的放电会使得这种电化学反应发生不可逆的转变，损害电池。
4、锂离子电池材料的发展
4.1、阳极材料
早期的锂离子电池一般采用金属锂，虽然金属锂有其一定的优势，然而该物质在充放电过程中易造成短路或爆炸，安全性能较低。随着科技的发展，目前主要的研究集中在四种材料上，碳材料、金属氧化物、金属氮化物以及纳米硅。碳材料的使用有利于锂离子的运动。天然的石墨材料容量较大，且嵌入的位置较多，易于锂离子的移动，但这种物质对电解液比较敏感。人工的碳材料存在一定的杂质，由于硬碳材料有较大的不可逆存量，因此在使用时往往会掺入一些其他元素，例如钾、硼等，可提高其容量。金属氧化物作为一种新型的阳极材料，循环稳定性较好，稳定性高。以金属氮化物为材料的负极，有较好的化学稳定性和可逆存量，充放电容量高。
4.2、阴极材料
目前大多数采用的是LiCoO2，该材料稳定性好且其制作工艺简单，然而也存在一定的问题，该材料对环境会造成一定的污染且其比能量相对偏低。在实际使用过程中，一般是采用Ni或者Mn部分代替Co以此来提高材料的安全性能。LiNiO2材料，具有层状结构，使用时一般用一些金属元素，例如Al、Ga等部分代替Ni来提高其稳定性。
4.3、电解质材料
电解质在锂离子电池中起着重要的作用，对于电解质，要求其化学稳定性能好，在高温下不易发生分解且具有较高的导电率。目前市场中大部分采用的是液态电解质，其溶剂为无水有机物，锂离子电池一般采用锂盐/混合碳酸酯溶剂构成的液体电解质，但液体电解质有一个较为严重的缺点，容易发生泄漏；相反，使用固体电解质可避免液态电解液的漏液情况，其安全性能更高，具有较好的柔韧性和稳定性，其缺点是离子的导电率较低。
5、锂离子电池的新发展
（1）聚合物锂离子电池：以导电材料为电池的正极，以碳材料为电池的负极，基于液态锂离子电池，采用固态或凝胶态的有机导电膜作为电解质。该电池性能更加稳定，被视为可替代现如今所使用的液态锂离子电池。
（2）动力锂离子电池：动力锂离子电池是指容量在3Ah以上的锂离子电池，目前则泛指能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动的锂离子电池，由于使用对象的不同，电池的容量可能达不到单位Ah的级别。动力锂电池可分为高容量动力锂离子电池与高功率动力锂离子电池两种，根据内部材料的不同，也可分为液态动力锂电池与聚合物锂电池。
（3）高性能锂离子电池：这是一种全新的铁碳储电材料，该材料可在很小的储电单元内储存相当多的电力，但其充电周期不稳定。在此基础上，改进合成方法，将原始材料与一种锂盐混合，生成全新的纳米结构材料，其储电能力可达到现如今市场上所使用的储电材料的两倍，且具有高性能。
结束语
作为一种高技术产品，锂离子电池具有较好的储电性能与充放电性能，被广泛用于手机、电脑等便携式电器中。随着技术的发展与进步，锂离子电池的电容量以及循环性能必将逐渐得到提高。
参考文献
[1]任学佑.锂离子电池的新进展[J].世界有色金属2013年12期.
[2]杨捷.锂离子电池的特点[J].现代电视技术.2012年04期.
[3]唐琛明，王兴成，沙永香.动力型18650锂离子电池的过充电性能[J].电源技术.2007.31（11）：885.
[4]张兴明. 浅谈锂离子电池材料的新发展[J].科协论坛.2008（03）.