鋰電池的原理與應用
栗宇深 湯敏賢 劉炤元 黃慶泉
摘 要：鋰電池已廣泛用于各種電子產品中，在未來的電動汽車也有著很好的應用前
景，必將對未來人們的生活產生深刻的影響。本文將分別從發展過程、正負極及電解
質材料的原理、應用及最新發展狀況對鋰電池進行綜述。
關鍵詞：鋰離子電池聚合物鋰電池陽極材料陰極材料電解質
人類對鋰電池最初的開發是在上世紀六十年代。由于在金屬中，鋰元素有著最小的密度和最大
的電負性，故而應當具有最高的比能量。但由于其抗腐蝕性及安全性不易控制，并沒有得到商業化。
七十年代，松下電器研制出Li/(CFx)n 電池，解決了上述不足，三洋公司推出Li/MnO2 電池，并在計算
器領域得到普及。以上所提均為一次性鋰電池，最早開發成功的是加拿大Moli 公司在八十年代推出
的Li/S2 電池，同樣由于安全性因素，它并未普及。1990 年SONY 公司成功研制出二次鋰離子電池，
它終于以自身的諸多優點在商業上得到廣泛應用。
鋰電池作為一種新興技術，與傳統電池相比有著諸多優勢（詳見附表一）：
1． 比能量高：描述電池性能的指標各種各樣，其中用戶最關心的是它的比能量的高低，即在放出盡
可能多的能量的同時有著盡可能少的自身消耗。如前所述，鋰元素有著最小的密度和最大的電負
性，如圖1，消耗相同質量的電池材料，鋰電池放出的能量明顯高于同類傳統電池的值。
2． 放電電壓穩定：許多電子線路要求電池提供相對穩定的放電電壓，在圖2 中可以看到，鋰電池（特
別是一次鋰電池）就具備這種特性。例如Li/SO2 電池的放電曲線就十分平坦，特別是Li/SOCl2
電池，它在電量用盡前的電壓可接近穩壓電源的水平。
3． 沒有記憶效應，可隨時補充充電。這樣就使鋰離子電池效能得到充分發揮，而鎘鎳電池、鎳氫電
池會有電量使用不完全時需要先放電后才能充電的缺點。
4． 鋰離子電池不含汞、鎘、鉛等有毒元素，是綠色環保電池。