鋰離子電池是一種二次電池（充電電池），它主要依靠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。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現代高性能電池的代表。鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池，而真正的鋰電池由于危險性大，很少應用于日常電子產品。

　　鋰離子電池（Li-ion，Lithium Ion Battery）：鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應等優點，因而得到了普遍應用——現在的許多數碼設備都采用了鋰離子電池作電源，盡管其價格相對來說比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應”以及不含有毒物質等優點也是它廣泛應用的重要原因。

　　鋰離子電池的主要種類：

　　從20世紀90年代初鋰離子電池投放市場以來，由于它具有能量密度高、電壓高、循環壽命長等優點，發展很快，因此品種增加也很快。鋰離子電池可以從不同的角度來分類，根據鋰離子電池所用電解質材料的不同，鋰離子電池分為液態鋰離子電池（Liquified Lithium-Ion Battery，簡稱為LIB）和聚合物鋰離子電池（Polymer Lithium-Ion Battery，簡稱為PLB）。

　　1、根據電解質的種類分為：

　　液體鋰離子電池：

　　優點是：

　　（1）鋰離子電導率高?在較寬的溫度范圍內電導率在3×10-3?2×10-2/cm；

　　（2）化學性能穩定，正極，負極，隔膜，集流體電解質溶液基本不發生化學反應；

　　（3）制造電池的工藝比較簡單，成本低。

　　缺點是：

　　容易漏液，安全性能差，液體的有機溶劑電解質容易引起著火和爆炸事故。

　　液體鋰離子電池還可以根據電池的形狀分為：圓柱型和方形電池。

　　聚合物電池：

　　聚合物電池進一步還可以分為：全固態電解質電池和凝膠型聚合物電解質電池。目前達到實用化并大量投產的是凝膠型聚合物電池。這種電池的特點是：

　　（1）電解質呈凝膠狀態?不漏也安全性好；

　　（2）離子電導率接近液態鋰離子電池；

　　（3）正極、隔膜和負極粘合在一起；

　　（4）采用軟包裝材料?降低了電池的重量；

　　（5）厚度減薄?體積減少?可以制作任意形狀。

　　聚合物電池是鋰離子電池的重要發展方向，不僅用于小型的電池上，也用于大型動力電池。

　　2、根據電池的用途和容量大小分類：

　　根據用途和容量大小來劃分，鋰離子電池可以分為：手提式電器?手提式電話機?筆記本電腦等?用的小型鋰離子電池?這種電池的容量一般在2Ah以內。

　　大容量的鋰離子電池主要用于電動工具?電動汽車?Electricvehicle ，EV?和混合動力汽車（Hybrid elecreic vehicle，HEV）。隨著國際石油價格的不斷上漲?EV 和HEV 用的鋰電池的需求量會迅速增加。動力電池用于電動車上，要求一次充電電動車走長的距離，所以電池的容量大，每個電池的容量達上百Ah; HEV 電池要求高的功率， 電池的容量在10Ah 左右。

　　可充電鋰離子電池是目前手機、筆記本電腦等現代數碼產品中應用最廣泛的電池，但它較為“嬌氣”，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，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。

　　手機基本上都是使用鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對延長電池壽命是十分重要的。它根據不同的電子產品的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式，并且有由幾個電池串聯并聯在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓，因為材料的變化，一般為3.7V，磷酸鐵鋰（以下稱磷鐵）正極的則為3.2V。充滿電時的終止充電電壓一般是4.2V，磷鐵3.65V。鋰離子電池的終止放電電壓為2.75V～3.0V（電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數略有不同，一般為3.0V，磷鐵為2.5V）。低于2.5V（磷鐵2.0V）繼續放電稱為過放，過放對電池會有損害。

　　鈷酸鋰類型材料為正極的鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時會降低放電時間（內部會產生較高的溫度而損耗能量），并可能發生危險；但磷酸鐵鋰正極材料鋰電池，可以以20C甚至更大（C是電池的容量，如C=800mAh，1C充電率即充電電流為800mA）的大電流進行充放電，特別適合電動車使用。因此電池生產工廠給出最大放電電流，在使用中應小于最大放電電流。鋰離子電池對溫度有一定要求，工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍，過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應根據電池生產廠的建議，并要求有限流電路以免發生過流（過熱）。一般常用的充電倍率為0.25C～1C。在大電流充電時往往要檢測電池溫度，以防止過熱損壞電池或產生爆炸。

　　鋰離子電池充電分為兩個階段：先恒流充電，到接近終止電壓時改為恒壓充電。例一種800mAh容量的電池，其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA（充電率為1C）恒流充電，開始時電池電壓以較大的斜率升壓，當電池電壓接近4.2V時，改成4.2V恒壓充電，電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10-50C（各廠設定值不一，不影響使用）時，認為接近充滿，可以終止充電（有的充電器到1/10C后啟動定時器，過一定時間后結束充電）。

　　鋰離子電池的制作工藝：

　　鋰電池的正極材料有鈷酸鋰LiCoO2 、三元材料Ni+Mn+Co、錳酸鋰Li2MnO4加導電劑和粘合劑，涂在鋁箔上形成正極，負極是層狀石墨加導電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上，至今比較先進的負極層狀石墨顆粒已采用納米碳。

　　1、制漿：用專門的溶劑和粘結劑分別與粉末狀的正負極活性物質混合，經攪拌均勻后，制成漿狀的正負極物質。

　　2、涂膜：通過自動涂布機將正負極漿料分別均勻地涂覆在金屬箔表面，經自動烘干后自動剪切制成正負極極片。

　　3、裝配：按正極片—隔膜—負極片—隔膜自上而下的順序經卷繞注入電解液、封口、正負極耳焊接等工藝過程，即完成電池的裝配過程，制成成品電池。

　　4、化成：將成品電池放置測試柜進行充放電測試，篩選出合格的成品電池，待出廠。

　　鋰離子電池的化學解析：

　　和所有化學電池一樣，鋰離子電池也由三個部分組成：正極、負極和電解質。電極材料都是鋰離子可以嵌入（插入）/脫嵌（脫插）的。

　　正極

　　正極材料：如上文所述，可選的正極材料很多，目前主流產品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照：

　　正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。充電時：LiFePO4→ Li1-xFePO4 + xLi + xe 放電時：Li1-xFePO4+ xLi + xe →LiFePO4

　　負極

　　負極材料：多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。 負極反應：放電時鋰離子脫插，充電時鋰離子插入。充電時：xLi + xe + 6C →LixC6 放電時：LixC6 → xLi + xe + 6C

　　大體分為以下幾種：

　　第一種是碳負極材料：目前已經實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。

　　第二種是錫基負極材料：錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態金屬錫的氧化物。目前沒有商業化產品。

　　第三種是含鋰過渡金屬氮化物負極材料，目前也沒有商業化產品。

　　第四種是合金類負極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金 ，目前也沒有商業化產品。

　　第五種是納米級負極材料：納米碳管、納米合金材料。

　　第六種納米材料是納米氧化物材料：目前合肥翔正化學科技有限公司根據2009年鋰電池新能源行業的市場發展最新動向，諸多公司已經開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大的提高鋰電池的沖放電量和充放電次數。

　　電解質溶液

　　1.溶質：常采用鋰鹽，如高氯酸鋰（LiClO4）、六氟磷酸鋰（LiPF6）、四氟硼酸鋰（LiBF？）。

　　2.溶劑：由于電池的工作電壓遠高于水的分解電壓，因此鋰離子電池常采用有機溶劑，如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。有機溶劑常常在充電時破壞石墨的結構，導致其剝脫，并在其表面形成固體電解質膜（solid electrolyte interphase，SEI）導致電極鈍化。有機溶劑還帶來易燃、易爆等安全性問題。