胡浪　喬俊叁

摘 要：隨著社會經濟實力的不斷發(fā)展，工業(yè)領域成為了支撐我國的中堅力量。而在電池技術中，鋰離子動力電池因“能量高”、“壽命長”的特點被廣泛應用在的生活中。在正常的應用中，鋰離子動力電池在溫度范圍具有非常明顯的“耐受性”。鋰離子動力電池的工作原理非常簡單，一般都將鋰離子動力電池中的“金屬鋰”作為負極，正極則以“SOCL2”、“MNO2”等。在工業(yè)領域，鋰離子動力電池在手機、PC、iPad、攝像機等都有著廣泛作用。在電壓的橫向比對中，“酸電池”、“鎳電池”與鋰離子動力電池相比，鋰離子動力電池的電壓較高，在保證周圍環(huán)境不受污染的前提下釋放出較大的能量。文章將就鋰離子動力電池的發(fā)現狀及應用前景展開討論。

關鍵詞：鋰離子動力電池 發(fā)展現狀 應用前景 綜合探討

Development Status and Application Prospects of Lithium-ion Power Batteries

Hu Lang，Qiao Junsan

Abstract：With the continuous development of social and economic strength， the industrial field has become the backbone of my country. In battery technology， lithium-ion power batteries are widely used in daily life due to their “high energy” and “l(fā)ong life” characteristics. In normal applications， lithium-ion power batteries have very obvious “resistance” in the temperature range. The working principle of lithium ion power battery is very simple. Generally， the “metal lithium” in the lithium ion power battery is used as the negative electrode， and the positive electrode is “SOCL2”， “MNO2” and so on. In the industrial field， lithium-ion power batteries are widely used in mobile phones， PCs， iPads， and cameras. In the horizontal comparison of voltages， “acid batteries” and “nickel batteries” are compared with lithium-ion power batteries. Lithium-ion power batteries have a higher voltage， which releases greater energy while ensuring that the surrounding environment is not polluted. The article will discuss the discovery and application prospects of lithium-ion power batteries.

Key words：Li-ion power battery， development status， application prospect， comprehensive discussion

在電池領域，隨著我國工業(yè)技術水平的不斷提升，鋰離子動力電池因具備“較高的能量”、“較高的安全性”以及“較高的可靠性”等要素，在各種設備中得到了全面的應用。在以往的電池應用中，很多電池只做到了“標”，而未做到“本”。因此，在整體的性能中并未具備優(yōu)秀的性能，在整體的發(fā)展中很容易造成整體環(huán)境的影響，與我國“綠色發(fā)展”的觀點背道而馳。而鋰離子動力電池與相比，自身具有較高的環(huán)保性，對人體的不良影響性較小。此外，得益于鋰離子動力電池自身的續(xù)航性以及綜合能力，使其“性能較高”，且“自身使用壽命長”。因此，針對于鋰離子動力電池，相關的技術人員可以結合自身的特性，將其有效的應用在各行業(yè)中。

1 鋰離子電池基本原理及其相關特點

在鋰離子電池的構成中，其自身由“正極”、“負極”、“隔膜”以及“電解液”構成。其中，鋰離子動力電池的正、負極材料可以有效的實現嵌脫鋰離子。在整體的工作模式中，鋰離子動力電池采用了一種類似于“搖椅式”的工作原理[1]。在鋰離子動力電池整體的充放電過程中，其Li+可以在正極、負極間實現“穿梭式交換”，通過類似于“搖椅”的循環(huán)處理，完成鋰離子動力電池的充電與放電過程。在鋰離子動力電池的原理分析中，以“石墨”材料作為負極，“LiCoO2”為正極的電池為例，整體的“自沖自放”式化學反應式如圖1所示。

因此，在日常生活、工業(yè)領域中運用鉀離子電池，其自身具有“能量高”的特點。在質量比、能量和體積比中，鋰離子動力電池的能量可達到120～200W·h/kg和300W·h/L左右[2]。此外，鋰離子動力電池自身的放電電壓非常非常之高，據相關測試，鋰離子動力電池的3.2～4.2V以上;鋰離子動力電池在理想的存放環(huán)境下，其自身的自放電率僅為5%左右，減少了持續(xù)充電導致的“電池峰值”下降。鋰離子動力電池在發(fā)展過程中的循環(huán)壽命較長，其無記憶效應。

2 離子動力電池發(fā)展現狀

作為一種新型電池技術，鋰離子動力電池與一般電池相比，在保持自身穩(wěn)定性的作用下具有較高的電壓與能量。在鋰離子動力電池中，其自身的“正極材料”與電池之間的性能具有非常密切的聯(lián)系[3]。同時，良好的正極材料還將對電池的“整體安全性”、“整體能量密度”、“整體比功率特性”等要素都具有重大影響。在后續(xù)的實際使用中，相應的正極材料較多，例如“LiFePO4”、“LiNi1/3”、“Co1/3”等。在材料中，“LiCoO2”自身具有“比能量”、“穩(wěn)定性高”、“工作性能優(yōu)良”的特點。在一般情況下，“LiCoO2”因電池容量較小，因此在一些小型設備中應用較多。在“LiN-i1/3Co1/3Mn1/3O2”具有較大容量，其容量可能達到165mAh/g以上。因此，“LiN-i1/3Co1/3Mn1/3O2”在許多方面都能發(fā)揮出較好作用。在實際使用中，“LiN-i1/3Co1/3Mn1/3O2”具有非常高的安全性。在循環(huán)性中，其整體具有一定的“安全性”、“循環(huán)功能”以及“耐高溫性能”，因此，在綜合性能的比對中，整體的發(fā)展局勢較好。此外，除“LiN-i1/3Co1/3Mn1/3O2”之外，“LiFePO4”自身的能量較低，整體的振實密度較低。此外由于每種的“正極材料”都具有不同的特性，在實際的應用過稈中，鋰離子動力電池應根據整體的需要選擇合適的材料。在鋰離子動力電池的選擇中，其自身主要有兩種使用形式，分別為固定的“碳類材料”以及“非碳類材料”。在整體的運用性方面，處于安全性以及成本考量，整體以碳類材料種類較多[4]。此外，在鋰離子動力電池中的“碳類材料”中，分別為“硬碳”、“軟碳”、“天然石墨”以及“復合碳”等。這些具有明顯碳類基礎的材料在鋰離子動力電池的實際運用中起到了非常良好的效果。此外，“碳類材料”還具有原材料廣泛性的特點，其材料的獲取途徑較多，且相關的使用成本較低。但碳材料在具有廣泛應用性的同時其自身也具有一定的劣勢，例如在進行第一次循環(huán)時，鋰離子動力電池中的“碳類材料”會損失掉較多的不可逆容量。此外，由于碳類材料的特殊性，其在高溫狀態(tài)下，碳材料的基本特性極易與電解液產生相關反應，嚴重者可能會出現“能量轟聚”，發(fā)生爆炸事故。

3 動力電池的應用前景

在鋰動力電池的應用中，得益于其超高的應用性，因此在“便攜式設備”、“衛(wèi)星”、“儲備電源”、“電動汽車”等各領域得到綜合性發(fā)展。在我國目前大力推崇的“二次電源”運用中，具有絕佳的的潛力以及廣闊的前景[5]。目前，在電動汽車領域，鋰動力電池被廣泛運用（如新能源汽車等）。此外，許多著名的汽車廠商針對于鋰離子動力電池都致力于開發(fā)“純電動汽車”以及“混合動力汽車”值得一提的是，我國“863新能源汽車”在鋰離子動力電池領域得到了非常重要的實際突破。在整體的實施過程中，通過相應的技術以及自身的努力，將我國鋰動力電池行業(yè)進行了整體提升，實現了綜合發(fā)展。在針對鋰離子動力電池的未來發(fā)展中，以“新能源汽車”為例。其自身根據鋰離子動力電池的前景設立了綜合發(fā)展目標，在2012年，實現我國國內新能源汽車“100萬輛”的年產值。保守估計，這將對鋰動力電池的需求將有效達到至少5000兆瓦時。此外，不少商家都在2009年的上海車展上，推出了基于鋰動力的汽車。在“BYD”的“e6”系列中，其設計理念整體采用了高安全性的“磷酸鐵鋰”材料。此外，鋰離子動力電池在我國的航天及軍事應用中，因其自身優(yōu)良的特性得到了有效的運用。作為享有“第三代航天電源”之稱的鋰離子動力電池，因其優(yōu)良的特性得到了世界各國的廣泛認知。在“NASA”、“ESA”、“JAXA”等已經就鋰離子動力電池進行了多年的研究工作。英國更是在其“STRV-d”小型衛(wèi)星將鋰離子電池作為貯能電源，開創(chuàng)了世界先例。而我國也在2008年對鋰離子動力電池進行了有效運用，例如在2008年發(fā)射的“神七伴星”。這項航空技術的貯能電源也采用了鋰離子電池技術。目前，據相關統(tǒng)計，已由20多顆衛(wèi)星在后續(xù)的運行中采用了鋰離子電池作為貯能電源。此外，在后續(xù)的發(fā)射中，計劃采用鋰離子電池的共計約有10多顆。在鋰離子電池的材料和技術的成熟的未來，相信將會有更多的航天器采用鋰離子電池作為貯能電源[6]。

雖然鋰動力電池具有非常卓越的應用性，但其未來使用中依然有部分亟待改進之處。根據相關調查研究，“昂貴的價格”以及“具有一定的要求性”成為了發(fā)展鋰離子動力電池的最大阻礙。但隨著“LIFEPO4”、“LIATISO12”等具有“高壽命性”以及“高安全性”的材料作為鋰離子電池，鋰動力電池技術將在未來發(fā)揮更大的作用。

4 結語

綜上所述，在鋰離子動力電池發(fā)展現狀及應用前景中，隨著我國鋰離子動力電池的全新發(fā)展，鋰離子電池的份額發(fā)展迅猛。在我國未來的綜合發(fā)展中，鋰離子電池必將實現多方面的改進。在改進中，其具備“高安全性”、“高效率性”、“高長壽命”、“低成本性”將作為鋰離子電池技術發(fā)展的核心方向和追求目標。

參考文獻：

[1]張紅妮，張雅麗，王虹霞.電動汽車動力電池現狀與發(fā)展[J].汽車實用技術，2019，（6）：16-17.

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[3]劉彥龍.中國鋰離子電池產業(yè)發(fā)展現狀及市場發(fā)展趨勢[J].電源技術，2019，43（2）：181-187.

[4]胡敏，王恒，陳琪.電動汽車鋰離子動力電池發(fā)展現狀及趨勢[J].汽車實用技術，2020，（9）：8-10.

[5]劉國芳，趙立金，王東升.國內外鋰離子動力電池發(fā)展現狀及趨勢[J].汽車工程師，2018，（3）：11-13.

[6]劉焱，胡清平，陶芝勇，等.鋰離子動力電池技術現狀及發(fā)展趨勢[J].中國高新科技，2018，（7）：58-64.