一、前语
这儿所说的锂离子电池特指可重复充电的二次锂离子电池，而不是用完就扔的一次电池。
锂离子电池散布在咱们日子的每一个旮旯，其运用范畴包含手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、移动电源（充电宝）、应急电源、剃须刀、电动自行车、电动轿车、电动公交车、旅行观光车、无人机，以及其他各类电动工具。作为电能的载体和许多设备的动力来历，可以说，离开了锂离子电池，当今的物质国际就玩不转了（除非咱们想倒退回几十年前）。那么，锂离子电池究竟是什么鬼？
本文不科普电池的根本原理和开展前史，有爱好的请百度查询，这儿头有许多故事。物理学和化学范畴的根底理论，被爱因斯坦之前的那一波人根本上搞得七七八八了，电池跟这两个范畴直接相关，与电池有关的理论，在二战之前就现已研讨的差不多了，二战今后并无大的立异。作为电池技能的一种，锂离子电池的相关理论研讨，近年来也没有什么打破性开展，大多数研讨都会集在资料、配方、工艺等方面，也便是怎样前进工业化的程度，研讨出功用更优异的锂离子电池（存储能量更多，用的更久）。
许多人在运用锂离子电池，许多人在研讨锂离子电池的产品运用（如上面说到的产品），但是大多数人对锂离子电池知之甚少，或许总是水中望月，茫无头绪。写本文的意图，不是为了给做锂离子电池研制的人看的，而是给那些在产品里边用到锂离子电池的工程技能人员或许锂离子电池的运用者看的。所以本文力求浅显易懂，尽量不运用专业化的术语和公式，期望在轻松阅览之余，可曾经进咱们对锂离子电池的知道，起到答疑解惑的效果。
作者自己不是锂离子电池范畴的专家，没有从事过锂离子电池单体的技能或产品研制，但曾长时刻从事锂离子电池的运用技能研讨，因而期望站在“用户”的视点，来论说我对锂离子电池的知道。普通用户，一般把锂离子电池直接叫作锂电池，尽管两者并不彻底同等，但锂离子电池确实是当时锂电池的肯定主体。
文中大部分的内容，都不是自己的原创，而是现已存在的常识，站在伟人的膀子上，咱们要做的仅仅是站直身体，抬起头，国际就在咱们眼前。
二、锂离子电池的根本原理
1.怎样挑选能量的载体
首要咱们会问，为什么挑选锂元素作为能量载体？
好吧，尽管咱们不想去回忆化学的常识，但是这个问题有必要得去元素周期表找答案，好在，咱们总还记住元素周期表吧？！真实不记住，咱们就花一分钟来看看下面的表吧。
要想成为好的能量载体，就要以尽或许小的体积和分量，存储和转移更多的能量。因而，需求满意下面几个根本条件：
1）原子相对质量要小
2）得失电子才干要强
3）电子转移份额要高
依据这3项根本准则，元素周期表上面的元素比下面的元素要好，左面的元素比右边的元素要好。开端挑选，咱们只能在元素周期表的榜首周期和第二周期里边去找资料：氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖。扫除慵懒气体和氧化剂，只剩余氢、锂、铍、硼、碳，这5个元素。
氢元素是天然界最好的能量载体，所以氢燃料电池的研讨一向方兴未已，代表了电池范畴一个十分有出路的方向。当然，假如核裂变技能在未来几十年可以取得重大打破，可以做到小型化乃至微型化，那么便携式的核燃料电池将会有宽广的开展空间。
接下来便是锂了，挑选锂元从来做电池，是依据地球当时的全部元素中，咱们可以找到的相对优解（铍的储量太少了，是稀有金属中的稀有金属）。氢燃料电池与锂离子电池的技能路途之争，在电动轿车范畴打的如火如荼，大约便是由于这两种元素，是咱们现在可以找到的比较好的能量载体。当然，这儿面还牵涉到许多的商业利益，乃至政治博弈，这些不是本文要评论的范畴。
趁便说一下，天然界中现已存在的，并为人类广泛运用的动力，比方石油、天然气、煤炭等，其首要成分也是碳、氢、氧等元素（在元素周期表的榜首周期和第二周期）。所以不管是天然的挑选，仍是人类的“规划”，终究都是异曲同工的。
2.锂离子电池的作业原理
下面讲讲锂离子电池的作业机理。这儿不论说氧化复原反响，化学根底欠好的，或许现已把化学常识还给教师的人，看到这些专业的东西就会头晕，所以咱们仍是搞点直白的描绘。这儿借用一张图，这张图比较简略让人了解锂离子电池的原理。
咱们依照运用的习气，依据充放电时的电压差差异正极（+）和负极（-），这儿不讲阳极和阴极，费时吃力。这张图上，电池的正极资料是钴酸锂（LiCoO2），负极资料是石墨（C）。
充电的时分，在外加电场的影响下，正极资料LiCoO2分子里边的锂元素脱离出来，变成带正电荷的锂离子（Li+），在电场力的效果下，从正极移动到负极，与负极的碳原子发生化学反响，生成LiC6，所以从正极跑出来的锂离子就很“安稳”的嵌入到负极的石墨层状结构傍边。从正极跑出来转移到负极的锂离子越多，这个电池可以存储的能量就越多。
放电的时分刚好相反，内部电场转向，锂离子（Li+）从负极脱离出来，顺着电场的方向，又跑回到正极，从头变成钴酸锂分子（LiCoO2）。从负极跑出来转移到正极的锂离子越多，这个电池可以开释的能量就越多。
在每一次充放电循环进程中，锂离子（Li+）充任了电能的转移载体，循环往复的从正极→负极→正极来回的移动，与正、负极资料发生化学反响，将化学能和电能彼此转化，完结了电荷的转移，这便是“锂离子电池”的根本原理。由于电解质、阻隔阂等都是电子的绝缘体，所以这个循环进程中，并没有电子在正负极之间的来回移动，它们只参加电极的化学反响。
3.锂离子电池的根本构成
要完结上述的功用，锂离子电池内部需求包含几种根本资料：正极活性物质、负极活性物质、阻隔阂、电解质。下面做简略论说，这些资料都是干嘛的。
正负极不难了解，要完结电荷移动，就需求存在电位差的正负极资料，那么什么是活性物质？咱们知道，电池实践上是将电能和化学能彼此转化，以完结能量的存储和开释。要完结这个进程，就需求正负极的资料很“简略”参加化学反响，要生动，要简略氧化和复原，然后完结能量转化，所以咱们需求“活性物质”来做电池的正负极。
上面现已说到，锂元素是咱们做电池的优选资料，那么为什么不必金属锂来做电极的活性物质呢？这样不是可以抵达最大的能量密度吗？
咱们再看上面这张图，氧（O）、钴（Co）、锂（Li）三种元素构成了十分安稳的正极资料结构（图中的份额和摆放仅作参阅），负极石墨的碳原子摆放也具有十分安稳的层状结构。正负极资料不光要生动，还要具有十分安稳的结构，才干完结有序的，可控的化学反响。不安稳的成果是什么？想想汽油焚烧和炸弹爆破，能量剧烈开释，这个化学反响的进程实践上是无法人为去准确操控的，所以化学能变成了热能，一次性把能量开释完毕，而且不可逆。
金属形状存在的锂元素太“生动”了，狡猾的孩子八成都不听话，喜爱搞损坏。前期针对锂电池的研讨，确实是会集以金属锂或其合金作为负极这个方向，但是由于安全问题杰出，不得不寻觅其他更好的途径。近年来，跟着人们对能量密度的寻求，这个研讨方向又有“满血复生”的趋势，这个咱们后边会讲到。
为了完结能量存储和开释进程中的化学安稳性，即电池充放电循环的安全性和长命数，咱们需求一种电极资料，在需求生动的时分生动，在需求安稳的时分安稳。通过长时刻的研讨和探究，人们找到了几种锂的金属氧化物，如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等资料，作为电池正极或负极的活性物质，处理了上述问题。如上图所示，磷酸铁锂的橄榄石结构也是一种十分安稳的正极资料结构，充放电进程中锂离子的脱嵌，并不会构成晶格崩塌。题外话，锂金属电池确实是有的，但与锂离子电池比较，简直可以忽略不计，技能的开展，终究仍是要服务于商场。
当然，在处理了安稳性问题的一同，也带来了严峻的“副效果”，便是作为能量载体的锂元素占比大大下降，能量密度降了不止一个数量级，有得必有失，天然之道啊。
负极一般挑选石墨或其他碳资料做活性物质，也是遵从上述的准则，既要求是好的能量载体，又要相对安稳，还要有相对丰厚的储量，便于大规划制作，找来找去，碳元素便是一个相对优解。当然，这并不是仅有解，针对负极资料的研讨很广泛，后边有论说。
电解质是干嘛的？浅显的讲，便是游水池里边的“水”，让锂离子可以自在的游来游去，所以呢，离子电导率要高（游水的阻力小），电子电导率要小（绝缘），化学安稳性要好（安稳名列前茅啊），热安稳性要好（都是为了安全），电位窗口要宽。依据这些准则，通过长时刻的工程探究，人们找到了由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、和必要的添加剂等质料，在必定条件下、按必定份额制作而成的电解质。有机溶剂有PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC（碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等资料。电解质锂盐有LiPF6，LiBF4等资料。
阻隔阂则是为了阻挠正负极资料直触摸摸而加进来的，咱们期望把电池做的尽或许的小，存储的能量尽或许的多，所以正负极之间的间隔越来越小，短路成为一个巨大的风险。为了防止正负极资料短路，构成能量的剧烈开释，就需求用一种资料将正负极“阻隔”开来，这便是阻隔阂的由来。阻隔阂需求具有杰出的离子通过性，首要是给锂离子敞开通道，让其可以自在通过，一同又是电子的绝缘体，以完结正负极之间的绝缘。现在商场上的隔阂首要有单层PP，单层PE，双层PP/PE，三层PP/PE/PP复合膜等。
4.锂离子电池的完好资料构成
除了上面说到的4种首要资料之外，要想把锂离子电池从实验室的一个“实验品”变成一个可以商业化运用的产品，还需求其他一些不可或缺的资料。
咱们先看电池的正极，除了活性物质之外，还有导电剂和粘结剂，以及用作电流载体的基体和集流体（正极一般是铝箔）。粘结剂要把作为活性物质的锂金属氧化物均匀的“固定”在正极基带上面，导电剂则要增强活性物质与基体的电导率，以抵达更大的充放电电流，集流体担任充任电池内外部的电荷转移桥梁。
负极的结构与正极根本相同，需求粘结剂来固定活性物质石墨，需求铜箔作为基体和集流体来充任电流的导体，但由于石墨自身杰出的导电性，所以负极一般不添加导电剂资料。
除了以上资料外，一个完好的锂离子电池还包含绝缘片、盖板、泄压阀、壳体（铝，钢，复合膜等），以及其他一些辅助资料。
5.锂离子电池的制作工艺
锂离子电池的制作工艺比较杂乱，此处仅就部分要害工序做简略描绘。依据极片安装办法的不同，一般有卷绕和叠片两种工艺路途。
叠片工艺是将正极、负极切成小片与阻隔阂叠组成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来，组成一个大电芯的制作工艺，其大体工艺流程如下：
卷绕工艺是将正负极片、阻隔阂、正负极耳、维护胶带、停止胶带等物料固定在设备上，设备通过放卷完结电芯制作。
锂离子电池的常见外形首要有圆柱形和方形，依据壳体资料不同，又有金属外壳和软包外壳等。
锂离子电池的首要参数方针#e#
三、 首要参数方针
锂离子电池具有能量密度高、转化效率高、循环寿数长、无回忆效应、无充放电延时、自放电率低、作业温度规划宽和环境友好等长处，因而成为电能的一个比较抱负的载体，在各个范畴得到广泛的运用。
一般来说，咱们在运用锂离子电池的时分，会重视一些技能方针，作为衡量其功用“好坏”的首要要素。那么，哪些方针是咱们需求在运用的时分，应该予以特别重视呢？
1. 容量
这是咱们比较关心的一个参数。智能手机早已遍及，咱们在运用智能手机的时分，最为忧虑的便是电量缺乏，需求频频充电，有时还找不到当地充电。前期的功用机，正常运用状况下，满充的电池可以待机3~5天，一些产品乃至可以待机7天以上。但是到了智能机年代，待机时刻就显得不忍目睹了。这儿面很重要的一个原因，便是手机的功耗越来越大，而电池的容量却没有同份额的添加。
容量的单位一般为“mAh”（毫安时）或“Ah”（安时），在运用时又有额外容量和实践容量的差异。额外容量是指满充的锂离子电池在实验室条件下（比较抱负的温湿度环境），以某一特定的放电倍率（C-rate）放电到截止电压时，所可以供给的总的电量。实践容量一般都不等于额外容量，它与温度、湿度、充放电倍率等直接相关。一般状况下，实践容量比额外容量偏小一些，有时乃至比额外容量小许多，比方北方的冬天，假如在室外运用手机，电池容量会敏捷下降。
2. 能量密度
能量密度，指的是单位体积或单位分量的电池，可以存储和开释的电量，其单位有两种：Wh/kg，Wh/L，别离代表分量比能量和体积比能量。这儿的电量，是上面说到的容量（Ah）与作业电压（V）的积分。在运用的时分，能量密度这个方针比容量更具有指导性意义。
依据当时的锂离子电池技能，可以抵达的能量密度水平大约在100~200Wh/kg，这一数值仍是比较低的，在许多场合都成为锂离子电池运用的瓶颈。这一问题相同出现在电动轿车范畴，在体积和分量都遭到严厉束缚的状况下，电池的能量密度决议了电动轿车的单次最大行进路程，所以出现了“路程焦虑症”这一特有的名词。假如要使得电动轿车的单次行进路程抵达500公里（与传统燃油车适当），电池单体的能量密度有必要抵达300Wh/kg以上。
锂离子电池能量密度的前进，是一个缓慢的进程，远低于%&&&&&%工业的摩尔定律，这就构成了电子产品的功用前进与电池的能量密度前进之间存在一个剪刀差，而且跟着时刻不断扩展。
3. 充放电倍率
这个方针会影响锂离子电池作业时的接连电流和峰值电流，其单位一般为 C（C-rate的简写），如1/10C，1/5C，1C，5C，10C等。举个比方来论说倍率方针的具体意义，某电池的额外容量是10Ah，假如其额外充放电倍率是1C，那么就意味着这个类型的电池，可以以10A的电流，进行重复的充放电，一向到充电或放电的截止电压。假如其最大放电倍率是 10C@10s，最大充电倍率5C@10s，那么该电池可以以100A的电流进行继续10秒的放电，以50A的电流进行继续10秒的充电。
充放电倍率对应的电流值乘以作业电压，就可以得出锂离子电池的接连功率和峰值功率方针。充放电倍率方针界说的越具体，关于运用时的指导意义越大。尤其是作为电动交通工具动力源的锂离子电池，需求规则不同温度条件下的接连和脉冲倍率方针，以保证锂离子电池运用在合理的规划之内。
4. 电压
锂离子电池的电压，有开路电压、作业电压、充电截止电压、放电截止电压等一些参数，本文不再分隔逐个论说，而是会集做个解说。
开路电压，望文生义，便是电池外部不接任何负载或电源，丈量电池正负极之间的电位差，此即为电池的开路电压。
作业电压，便是电池外接负载或电源，处在作业状况，有电流流过期，丈量所得的正负极之间的电位差。一般来说，由于电池内阻的存在，放电状况时的作业电压低于开路电压，充电时的作业电压高于开路电压。
充/放电截止电压，是指电池答应抵达的最高和最低作业电压。超越了这一限值，会对电池发生一些不可逆的损害，导致电池功用的下降，严峻时乃至构成起火、爆破等安全事端。
电池的开路电压和作业电压，与电池的容量存在必定的对应联系。
5. 寿数
锂离子电池的寿数会跟着运用和存储而逐渐衰减，而且会有较为显着的表现。依然以智能手机为例，运用过一段时刻的手机，可以很显着的感觉到手机电池“不经用”了，刚开端或许一天只充一次，后边或许需求一天充电两次，这便是电池寿数不断衰减的表现。
锂离子电池的寿数分为循环寿数和日历寿数两个参数。循环寿数一般以次数为单位，表征电池可以循环充放电的次数。当然这儿也是有条件的，一般是在抱负的温湿度下，以额外的充放电电流进行深度的充放电（100% DOD或许80%DOD），核算电池容量衰减到额外容量的80%时，所阅历的循环次数。
日历寿数的界说则比较杂乱，电池不或许一向在充放电，有存储和放置，也不或许一向处于抱负环境条件，会阅历各种温湿度条件，充放电的倍率也是时刻在改动的，所以实践的运用寿数就需求模仿和测验。简略的说，日历寿数便是电池在运用环境条件下，通过特定的运用工况，抵达寿数停止条件（比方容量衰减到80%） 的时刻跨度。日历寿数与具体的运用要求是紧密结合的，一般需求规则具体的运用工况，环境条件，存储间隔等。
日历寿数比循环寿数更具有实践意义，但由于日历寿数的测算十分杂乱，而且耗时太长，所以一般电池厂家只给出循环寿数的数据。如需求取得日历寿数的数据，一般要额外付费，且要等候很长时刻。
6. 内阻
锂离子电池的内阻是指电池在作业时，电流流过电池内部所遭到的阻力，它包含欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包含电化学极化内阻和浓差极化内阻。
欧姆内阻由电极资料、电解质、隔阂电阻及各部分零件的触摸电阻组成。极化内阻是指电化学反响时由极化引起的电阻，包含电化学极极化和浓差极化引起的电阻。
内阻的单位一般是毫欧姆（mΩ），内阻大的电池，在充放电的时分，内部功耗大，发热严峻，会构成锂离子电池的加快老化和寿数衰减，一同也会束缚大倍率的充放电运用。所以，内阻做的越小，锂离子电池的寿数和倍率功用就会越好。
7. 自放电
电池在放置的时分，其容量是在不断下降的，容量下降的速率称为自放电率，一般以百分数表明：%/月。
自放电是咱们不期望看到的，一个充溢电的电池，放个几个月，电量就会少许多，所以咱们期望锂离子电池的自放电率越低越好。
这儿需求特别留意，一旦锂离子电池的自放电导致电池过放，其构成的影响一般是不可逆的，即便再充电，电池的可用容量也会有很大丢失，寿数会快速衰减。所以长时刻放置不必的锂离子电池，必定要记住定时充电，防止由于自放电导致过放，功用遭到很大影响。
8. 作业温度规划
由于锂离子电池内部化学资料的特性，锂离子电池有一个合理的作业温度规划（常见的数据在-40℃~60℃之间），假如超出了合理的规划运用，会对锂离子电池的功用构成较大的影响。
不同资料的锂离子电池，其作业温度规划也是不相同的，有些具有杰出的高温功用，有些则可以习惯低温条件。锂离子电池的作业电压、容量、充放电倍率等参数都会跟着温度的改动而发生十分显着的改动。长时刻的高温或低温运用，也会使得锂离子电池的寿数加快衰减。因而，尽力创造一个适合的作业温度规划，才干够最大极限的前进锂离子电池的功用。
除了作业温度有束缚之外，锂离子电池的存储温度也是有严厉束缚的，长时刻高温或低温存储，都会对电池功用构成不可逆的影响。
四、 锂离子电池的正负极资料
咱们常常会看到磷酸铁锂，三元等专业的锂离子电池术语，这些都是依据锂离子电池正极资料来差异锂离子电池的类型。相对来讲，锂离子电池的正、负极资料对电池功用的影响比较大，是咱们比较关心的方面。那么，当时商场上都有哪些常见的正负极资料呢？用他们做锂离子电池，又有哪些优缺陷？
1. 正极资料
首要，咱们来看看正极资料，正极资料的挑选，首要依据以下几个要素考虑：
1） 具有较高的氧化复原反响电位，使锂离子电池抵达较高的输出电压；
2） 锂元素含量高，资料堆积密度高，使得锂离子电池具有较高的能量密度；
3） 化学反响进程中的结构安稳性要好，使得锂离子电池具有长循环寿数；
4） 电导率要高，使得锂离子电池具有杰出的充放电倍率功用；
5） 化学安稳性和热安稳性要好，不易分化和发热，使得锂离子电池具有杰出的安全性；
6） 价格廉价，使得锂离子电池的本钱满足低；
7） 制作工艺相对简略，便于大规划出产；
8） 对环境的污染低，易于收回运用。
当时，锂离子电池的能量密度、充放电倍率、安全性等一些要害方针，首要受制于正极资料。
依据这些要素考虑，通过工程研讨和商场化查验，现在商场常见的正极资料如下表所示：
钴酸锂的商业化运用走的最早，榜首代商业化运用的锂离子电池便是SONY在1990年推向商场的钴酸锂离子电池，随后在消费类产品中得到大规划运用。跟着手机、笔记本、平板电脑的大规划遍及，钴酸锂一度是锂离子电池正极资猜中销售量占比最大的资料。但其固有的缺陷是质量比容量（不同等于能量密度）低，理论极限是274mAh/g，出于正极结构安稳性考虑，实践只能抵达理论值的50%，即137mAh/g。一同，由于地球上钴元素的储量比较低，也导致钴酸锂的本钱偏高，难以在动力电池范畴大规划遍及，所以钴酸锂正极资料将被其他资料逐渐代替。
由于安稳性，安全性，资料组成困难等方面的缺陷，镍酸锂的商业运用较少，商场上很少看到，这儿不做论说。
锰酸锂的商业化运用，首要在动力电池范畴，是锂离子电池一个比较重要的分支。如日产的leaf纯电动轿车选用了日本AESC公司的锰酸锂离子电池，前期的雪弗兰Volt也选用韩国LG化学的锰酸锂离子电池。锰酸锂的杰出长处是本钱低，低温功用好，缺陷是比容量低，极限在148mAh/g，且高温功用差，循环寿数低。所以锰酸锂的开展有显着的瓶颈，近年来的研讨方向首要是改性锰酸锂，通过掺杂其他元素，改动其缺陷。
磷酸铁锂资料在我国热过一阵子，一方面受美国科研机构和企业在技能方面的带动，另一方面受比亚迪在国内的工业化推进，前几年国内的锂离子电池企业在动力电池范畴根本都以磷酸铁锂资料为主。但是跟着全球各国对锂离子电池能量密度的要求越来越高，而磷酸铁锂的比容量理论极限是170mAh/g，而实践上只能抵达120mAh/g左右，现已无法满意当时和未来的商场需求。此外，磷酸铁锂的倍率功用一般，低温特性差等缺陷，也束缚了磷酸铁锂的运用。最近比亚迪搞出了一个改性磷酸铁锂资料，把能量密度前进了不少，还未泄漏具体的技能细节，不知道掺杂了什么资料在里边。就产品运用范畴而言，电力储能商场应该是磷酸铁锂离子电池的一个重要商场，相对而言，这个商场对能量密度不是特别灵敏，而对长命数，低本钱，高安全性电池的火急需求，正是磷酸铁锂资料的优势地点。
日韩企业在近几年大力推进三元资料的运用，镍钴锰三元资料逐渐成为商场的干流，国内企业也采纳跟从战略，逐渐转向三元资料。三元资料的比容量较高，现在商场上的产品现已可以抵达170~180mAh/g，然后可以将电池单体的能量密度前进到挨近200Wh/kg，满意电动轿车的长续航路程要求。此外，通过改动三元资料的配比（x，y的值），还可以抵达杰出的倍率功用，然后满意PHEV和HEV车型对大倍率小容量锂离子电池的需求，这也正是三元资料大行其道的原因。从化学式可以看出，镍钴锰三元资料归纳了钴酸锂（LiCoO2）和锰酸锂（LiMn2O4）的一些长处，一同由于掺杂了镍元素，可曾经进能量密度和倍率功用。
镍钴铝三元资料，严厉来说，其实算是一种改性的镍酸锂（LiNiO2）资料，在其间掺杂了必定份额的钴和铝元素（占比较少）。商业化运用方面首要是日本的松下公司在做，其他锂离子电池公司根本没有研讨这个资料。之所以拿来比照，是由于鼎鼎大名的 Tesla，便是运用松下公司的18650镍钴铝三元电芯做电动轿车的动力电池系统，而且做到了挨近500公里的续航路程，阐明晰这种正极资料，仍是有其共同的价值。
以上仅仅是比较常见的锂离子电池正极资料，并不代表全部的技能路途。实践上，不管是高校和科研院所，仍是企业，都在尽力研讨新式的锂离子电池正极资料，期望把能量密度和寿数等要害方针前进到更高的量级。当然，假如要在2020年抵达250Wh/kg，乃至300Wh/kg的能量密度方针，现在商业化运用的正极资料都无法完结，那么正极资料就需求比较大的技能革新，如改动层状结构为尖晶石结构的固溶体类资料，以及有机化合物正极资料等，都是现在比较抢手的研讨方向。
2. 负极资料
相对而言，针对锂离子电池负极资料的研讨，没有正极资料那么多，但是负极资料对锂离子电池功用的前进仍起着至关重要的效果，锂离子电池负极资料的挑选应首要考虑以下几个条件：
1） 应为层状或地道结构，以利于锂离子的脱嵌；
2） 在锂离子脱嵌时无结构上的改动，具有杰出的充放电可逆性和循环寿数；
3） 锂离子在其间应尽或许多的嵌入和脱出，以使电极具有较高的可逆容量；
4） 氧化复原反响的电位要低，与正极资料合作，使电池具有较高的输出电压；
5） 初度不可逆放电比容量较小；
6） 与电解质溶剂相容性好；
7） 资源丰厚、价格低廉；
8） 安全性好；
9） 环境友好。
锂离子电池负极资料的品种繁复，依据化学组成可以分为金属类负极资料（包含合金）、无机非金属类负极资料及金属氧化物类负极资料。
（1）金属类负极资料：这类资料多具有超高的嵌锂容量。最早研讨的负极资料是金属锂。由于电池的安全问题和循环功用欠安，金属锂作为负极资料并未得到广泛运用。近年来，合金类负极资料得到了比较广泛的研讨，如锡基合金，铝基合金、镁基合金、锑基合等，是一个新的方向。
（2）无机非金属类负极资料：用作锂离子电池负极的无机非金属资料首要是碳资料、硅资料及其它非金属的复合资料。
（3）过渡金属氧化物资料：这类资料一般具有结构安稳，循环寿数长等长处，如锂过渡氧化物（钛酸锂等）、锡基复合氧化物等。
就当时的商场而言，在大规划商业化运用方面，负极资料依然以碳资料为主，石墨类和非石墨类碳资料都有运用。在轿车及电动工具范畴，钛酸锂作为负极资料也有必定的运用，首要是具有十分优异的循环寿数、安全性和倍率功用，但是会下降电池的能量密度，因而不是商场干流。其他类型的负极资料，除了SONY在锡合金方面有产品推出，大多仍以科学研讨和工程开发为主，商场化运用的比较少。
就未来的开展趋势而言，假如能有用处理循环功用，硅基资料将或许代替碳资料成为下一代锂离子电池的首要负极资料。锡合金，硅合金等合金类的负极资料，也是一个十分抢手的方向，将走向工业化。此外，安全性和能量密度较高的铁氧化物，有或许代替钛酸锂（LTO），在一些长命数和安全性要求较高的范畴，得到广泛运用。
接下来的内容，咱们迁就锂离子电池与能量相关的两个要害方针：能量密度和充放电倍率，打开一些简略的论说。
能量密度，是单位体积或分量可以存储的能量多少，这个方针当然是越高越好，但凡浓缩的都是精华嘛。充放电倍率，是能量存储和开释的速度，最好是秒速，瞬间存满或开释，召之即来挥之即去。
当然，这些都是抱负，实践上受制于各式各样的实践要素，咱们既不或许取得无限的能量，也不或许完结能量的瞬间转移。怎样不断的打破这些束缚，抵达更高的等级，便是需求咱们去处理的难题。
五、 锂离子电池的能量密度
可以说，能量密度是约束当时锂离子电池开展的最大瓶颈。不管是手机，仍是电动轿车，人们都等待电池的能量密度可以抵达一个全新的量级，使得产品的续航时刻或续航路程不再成为困扰产品的首要要素。
从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、再到锂离子电池，能量密度一向在不断的前进。但是前进的速度相关于工业规划的开展速度而言，相关于人类对能量的需求程度而言，显得太慢了。乃至有人戏言，人类的前进都被卡在“电池”这儿了。当然，假如哪一天可以完结全球电力无线传输，到哪儿都能“无线”取得电能（像手机信号相同），那么人类也就不再需求电池了，社会开展天然也就不会卡在电池上面。
针对能量密度成为瓶颈的现状，全球各国都制订了相关的电池工业政策方针，期望引领电池职业在能量密度方面取得显着的打破。中、美、日等国政府或职业安排所拟定的2020年方针，根本上都指向300Wh/kg这一数值，适当于在当时的根底上前进挨近1倍。2030年的远期方针，则要抵达500Wh/kg，乃至700Wh/kg，电池职业有必要要有化学系统的重大打破，才有或许完结这一方针。
影响锂离子电池能量密度的要素有许多，就锂离子电池现有的化学系统和结构而言，具体都有哪些显着的束缚呢？
前面咱们剖析过，充任电能载体的，其实便是电池傍边的锂元素，其他物质都是“废物”，但是要取得安稳的、继续的、安全的电能载体，这些“废物”又是不可或缺的。举个比方，一块锂离子电池傍边，锂元素的质量占比一般也就在1%多一点，其他99%的成分都是不承当能量存储功用的其他物质。爱迪生有句名言，成功是99%的汗水加上 1%的天分，看来这个道理放之四海皆准啊，1%是红花，剩余的99%便是绿叶，少了哪个都不可。
那么要前进能量密度，咱们首要想到的便是前进锂元素的份额，一同要让尽或许多的锂离子从正极跑出来，移动到负极，然后还得从负极原数回来正极（不能变少了），循环往复的转移能量。
1. 前进正极活性物质的占比
前进正极活性物质占比，首要是为了前进锂元素的占比，在同一个电池化学系统中，锂元素的含量上去了（其他条件不变），能量密度也会有相应的前进。所以在必定的体积和分量束缚下，咱们期望正极活性物质多一些，再多一些。
2. 前进负极活性物质的占比
这个其实是为了合作正极活性物质的添加，需求更多的负极活性物质来包容游过来的锂离子，存储能量。假如负极活性物质不行，多出来的锂离子会堆积在负极外表，而不是嵌入内部，出现不可逆的化学反响和电池容量衰减。
3. 前进正极资料的比容量（克容量）
正极活性物质的占比是有上限的，不能无束缚前进。在正极活性物质总量必定的状况下，只需尽或许多的锂离子从正极脱嵌，参加化学反响，才干前进能量密度。所以咱们期望可脱嵌的锂离子相关于正极活性物质的质量占比要高，也便是比容量方针要高。
这便是咱们研讨和挑选不同的正极资料的原因，从钴酸锂到磷酸铁锂，再到三元资料，都是奔着这个方针去的。
前面现已剖析过，钴酸锂可以抵达137mAh/g，锰酸锂和磷酸铁锂的实践值都在120mAh/g左右，镍钴锰三元则可以抵达180mAh/g。假如要再往上前进，就需求研讨新的正极资料，并取得工业化开展。
4. 前进负极资料的比容量
相对而言，负极资料的比容量还不是锂离子电池能量密度的首要瓶颈，但是假如进一步前进负极的比容量，则意味着以质量更少的负极资料，就可以包容更多的锂离子，然后抵达前进能量密度的方针。
以石墨类碳资料做负极，理论比容量在372mAh/g，在此根底上研讨的硬碳资料和纳米碳资料，则可以将比容量前进到600mAh/g以上。锡基和硅基负极资料，也可以将负极的比容量前进到一个很高的量级，这些都是当时研讨的热门方向。
5. 减重减肥
除了正负极的活性物质之外，电解液、阻隔阂、粘结剂、导电剂、集流体、基体、壳体资料等，都是锂离子电池的“死重”，占整个电池分量的份额在40%左右。假如可以减轻这些资料的分量，一同不影响电池的功用，那么相同也可曾经进锂离子电池的能量密度。
在这方面做文章，就需求针对电解液、阻隔阂、粘结剂、基体和集流体、壳体资料、制作工艺等方面进行具体的研讨和剖析，然后找出合理的计划。各个方面都改进一些，就可以将电池的能量密度全体前进一个起伏。
从以上的剖析可以看出，前进锂离子电池的能量密度是一个系统工程，要从改进制作工艺、前进现有资料功用、以及开发新资料和新化学系统这几个方面下手，寻觅短期、中期和长时刻的处理计划。
六、 锂离子电池的充放电倍率
锂离子电池的充放电倍率，决议了咱们可以以多快的速度，将必定的能量存储到电池里边，或许以多快的速度，将电池里边的能量开释出来。当然，这个存储和开释的进程是可控的，是安全的，不会显着影响电池的寿数和其他功用方针。
倍率方针，在电池作为电动工具，尤其是电动交通工具的能量载体时，显得尤为重要。想象一下，假如你开着一辆电动车去就事，半路发现快没电了，找个充电站充电，充了一个小时还没充溢，估量要办的工作都耽误了。又或许你的电动轿车在爬一个陡坡，不管怎样踩油门（电门），车子却慢的像乌龟，使不上劲，自己恨不得下来推车。
显着，以上这些场景都是咱们不期望看到的，但是却是当时锂离子电池的现状，充电耗时久，放电也不能太猛，不然电池就会很快变老，乃至有或许发生安全问题。但是在许多的运用场合，咱们都需求电池具有大倍率的充放电功用，所以咱们又一次卡在了“电池”这儿。为了锂离子电池取得更好的开展，咱们有必要搞清楚，都是哪些要素在束缚电池的倍率功用。
锂离子电池的充放电倍率功用，与锂离子在正负极、电解液、以及他们之间界面处的搬迁才干直接相关，全部影响锂离子搬迁速度的要素（这些影响因子也可等效为电池的内阻），都会影响锂离子电池的充放电倍率功用。此外，电池内部的散热速率，也是影响倍率功用的一个重要要素，假如散热速率慢，大倍率充放电时所堆集的热量无法传递出去，会严峻影响锂离子电池的安全性和寿数。因而，研讨和改进锂离子电池的充放电倍率功用，首要从前进锂离子搬迁速度和电池内部的散热速率两个方面着手。
1. 前进正、负极的锂离子分散才干
锂离子在正/负极活性物质内部的脱嵌和嵌入的速率，也便是锂离子从正/负极活性物质里边跑出来的速度，或许从正/负极外表进入活性物质内部找个方位“落户”的速度究竟有多快，这是影响充放电倍率的一个重要要素。
举个比方，全球每年都有会许多的马拉松竞赛，尽管咱们根本同一时刻动身，但是路途宽度有限，参加的却人许多（有时多达上万人），构成彼此拥堵，加上参加人员的身体素质良莠不齐，竞赛的部队最后会变成一个超长的阵线。有人很快抵达结尾，有人晚到几个小时，有人跑到晕厥，半路就歇菜了。
锂离子在正/负极的分散和移动，与马拉松竞赛根本差不多，跑得慢的，跑得快的都有，加上各自挑选的路途犬牙交错，严峻约束了竞赛完毕的时刻（全部人都跑完）。所以呢，咱们不期望跑马拉松，最好咱们都跑百米，间隔满足短，全部人都可以快速抵达结尾，别的，跑道要满足的宽，不要彼此拥堵，路途也不要弯曲弯曲，直线是最好的，要下降竞赛难度。如此一来，裁判一声令响，千军万马一同奔向结尾，竞赛快速完毕，倍率功用优异。
在正极资料处，咱们期望极片要满足的薄，也便是活性资料的厚度要小，这样等于缩短了赛跑的间隔，所以期望尽或许的前进正极资料压实密度。在活性物质内部，要有满足的孔空隙，给锂离子留出竞赛的通道，一同这些“跑道”散布要均匀，不要有的当地有，有的当地没有，这就要优化正极资料的结构，改动粒子之间的间隔和结构，做到均匀散布。以上两点，其实是彼此对立的，前进压实密度，尽管厚度变薄，但是粒子空隙会变小，跑道就会显得拥堵，反之，坚持必定的粒子空隙，不利于把资料做薄。所以需求寻觅一个平衡点，以抵达最佳的锂离子搬迁速率。
此外，不同资料的正极物质，对锂离子的分散系数有显着影响。因而，挑选锂离子分散系数比较高的正极资料，也是改进倍率功用的重要方向。
负极资料的处理思路，与正极资料相似，也是首要从资料的结构、尺度、厚度等方面着手，减小锂离子在负极资猜中的浓度差，改进锂离子在负极资猜中的分散才干。以碳基负极资料为例，近年来针对纳米碳资料的研讨（纳米管、纳米线、纳米球等），代替传统的负极层状结构，就可以显着的改进负极资料的比外表积、内部结构和分散通道，然后大起伏前进负极资料的倍率功用。
2. 前进电解质的离子电导率
锂离子在正/负极资料里边玩的是赛跑，在电解质里边的竞赛项目却是游水。
游水竞赛，怎样下降水（电解液）的阻力，就成为速度前进的要害。近年来，游水运动员遍及穿戴鲨鱼服，这种泳衣可以极大的下降水在人体外表构成的阻力，然后前进运动员的竞赛成果，而且成为十分有争议的论题。
锂离子要在正、负极之间来回络绎，就好像在电解质和电池壳体所构成的“游水池”里边游水，电解质的离子电导率好像水的阻力相同，对锂离子游水的速度有十分大的影响。现在锂离子电池所选用的有机电解质，不管是液体电解质，仍是固体电解质，其离子电导率都不是很高。电解质的电阻成为整个电池电阻的重要组成部分，对锂离子电池高倍率功用的影响不容忽视。
除了前进电解质的离子电导率之外，还需求侧重重视电解质的化学安稳性和热安稳性。在大倍率充放电时，电池的电化学窗口改动规划十分宽，假如电解质的化学安稳性欠好，简略在正极资料外表氧化分化，影响电解质的离子电导率。电解液的热安稳性则对锂离子电池的安全性和循环寿数有十分大的影响，由于电解质受热分化时会发生许多气体，一方面临电池安全构成风险，另一方面有些气体对负极外表的SEI膜发生损坏效果，影响其循环功用。
因而，挑选具有较高的锂离子传导才干、杰出的化学安稳性和热安稳性、且与电极资料匹配的电解质是前进锂离子电池倍率功用的一个重要方向。
3. 下降电池的内阻
这儿涉及到几种不同的物质和物质之间的界面，它们所构成的电阻值，但都会对离子/电子的传导发生影响。
一般在正极活性物质内部会添加导电剂，然后下降活性物质之间、活性物质与正极基体/集流体的触摸电阻，改进正极资料的电导率（离子和电子电导率），前进倍率功用。不同资料不同形状的导电剂，都会对电池的内阻发生影响，然后影响其倍率功用。
正负极的集流体（极耳）是锂离子电池与外界进行电能传递的载体，集流体的电阻值对电池的倍率功用也有很大的影响。因而，通过改动集流体的质料、尺度巨细、引出办法、衔接工艺等，都可以改进锂离子电池的倍率功用和循环寿数。
电解质与正负极资料的滋润程度，会影响电解质与电极界面处的触摸电阻，然后影响电池的倍率功用。电解质的总量、粘度、杂质含量、正负极资料的孔隙等，都会改动电解质与电极的触摸阻抗，是改进倍率功用的重要研讨方向。
锂离子电池在榜初度循环的进程中，跟着锂离子嵌入负极，在负极会构成一层固态电解质（SEI）膜，SEI膜尽管具有杰出的离子导电性，但是依然会对锂离子的分散有必定的阻止效果，尤其是大倍率充放电的时分。跟着循环次数的添加，SEI膜会不断掉落、剥离、堆积在负极外表，导致负极的内阻逐渐添加，成为影响循环倍率功用的要素。因而，操控SEI膜的改动，也可以改进锂离子电池长时刻循环进程中的倍率功用。
此外，阻隔阂的吸液率和孔隙率也对锂离子的通过性有较大的影响，也会必定程度上影响锂离子电池的倍率功用（相对较小）。
七、 锂离子电池的循环寿数
电池用着用着，感觉不经用，容量没有曾经多了，这些都是循环寿数不断衰减的表现。
循环寿数的衰减，其实也便是电池当时的实践可用容量，相关于其出厂时的额外容量，不断下降的一种改动趋势。
关于抱负的锂离子电池，在其循环周期内容量平衡不会发生改动，每次循环中的初始容量都应该是必定值，但是实践上状况却杂乱得多。任何可以发生或耗费锂离子的副反响都或许导致电池容量平衡的改动，一旦电池的容量平衡状况发生改动，这种改动便是不可逆的，而且可以通过屡次循环进行累积，对电池循环功用发生严峻影响。
影响锂离子电池循环寿数的要素有许多，但其内涵的根本原因，仍是参加能量转移的锂离子数量在不断削减。需求留意的是，电池傍边的锂元素总量并未削减，而是“活化”的锂离子少了，它们被禁闭在了其他当地或活动的通道被阻塞了，不能自在的参加循环充放电的进程。
那么，咱们只需搞清楚这些本该参加氧化复原反响的锂离子，都跑哪儿去了，就可以搞清楚容量下降的机理，也就可以针对性的采纳办法，推迟锂电池的容量下降趋势，前进锂电池的循环寿数。
1. 金属锂的堆积
通过前面的剖析，咱们知道锂离子电池傍边是不应该存在锂的金属形状，锂元素要么是以金属氧化物、碳锂化合物的形状存在，要么是以离子的形状存在。
金属锂的堆积，一般发生在负极外表。由于必定的原因，锂离子在搬迁到负极外表时，部分锂离子没有进入负极活性物质构成安稳的化合物，而是取得电子后堆积在负极外表成为金属锂，而且不再参加后续的循环进程，导致容量下降。
这种状况，一般有几种原因构成：充电超越截止电压；大倍率充电；负极资料缺乏。过充电或负极资料缺乏的时分，负极不能包容从正极搬迁过来的锂离子，导致金属锂的堆积发生。大倍率充电时，由于锂离子短时刻内抵达负极的数量过多，构成阻塞和堆积。
金属锂的堆积，不光会构成循环寿数的下降，严峻时还会导致正负极短路，构成严峻的安全问题。
要处理这个问题，就需求合理的正负极资料配比，一同严厉限制锂电池的运用条件，防止超越运用极限的状况。当然，从倍率功用着手，也可以部分改进循环寿数。
2. 正极资料的分化
作为正极资料的含锂金属氧化物，尽管具有满足的安稳性，但是在长时刻的运用进程中，依然会不断的分化，发生一些电化学慵懒物质（如Co3O4，Mn2O3等）以及一些可燃性气体，损坏了电极间的容量平衡，构成容量的不可逆丢失。
这种状况在过充电状况下尤为显着，有时乃至会发生剧烈的分化和气体开释，不光影响电池容量，还会构成严峻的安全风险。
除了严厉限制电池的充电截止电压之外，前进正极资料的化学安稳性和热安稳性，也是下降循环寿数下降速度的可行办法。
3. 电极外表的SEI膜
前面讲过，以碳资料为负极的锂离子电池，在初度循环进程中，电解液会在电极外表构成一层固态电解质（SEI）膜，不同的负极资料会有必定的不同，但SEI膜的成分首要由碳酸锂、烷基酯锂、氢氧化锂等组成，当然也有盐的分化产品，别的还有一些聚合物等。
SEI膜的构成进程会耗费电池中的锂离子，而且SEI膜并不是安稳不变的，会在循环进程中不断的决裂，露出来新的碳外表再与电解质反响构成新的SEI 膜，这样会不断构成锂离子和电解质的继续损耗，导致电池的容量下降。SEI膜有必定的厚度，尽管锂离子可以穿透，但是SEI膜会构成负极外表部分分散孔道的阻塞，不利于锂离子在负极资料的分散，这也会构成电池容量的下降。
4. 电解质的影响
在不断的循环进程中，电解质由于化学安稳性和热安稳性的限制，会不断发生分化和蒸发，长时刻累积下来，导致电解质总量削减，不能充沛的滋润正负极资料，充放电反响不彻底，构成实践运用容量的下降。
电解质中含有生动氢的物质和铁、钠、铝、镍等金属离子杂质。由于杂质的氧化电位一般低于锂离子电池的正极电位，易在正极外表氧化，氧化物又在负极复原，不断耗费正负极活性物质，引起自放电，即在非正常运用的状况下改动电池放电。电池寿数是以充放电循环次数而定的，含杂质的电解液直接影响电池循环次数。
电解质中还含有必定量的水，水会与电解质中的LiFP6发生化学反响，出产LiF和HF，HF然后又损坏SEI膜，生成更多的LiF，构成LiF堆积，不断的耗费活性的锂离子，构成电池循环寿数下降。
由以上剖析可以看出，电解质对锂离子电池的循环寿数有十分重要的影响，挑选适宜的电解质，将可以显着的前进电池的循环寿数。
5. 阻隔阂阻塞或损坏
阻隔阂的效果是将电池正负极分隔防止短路。在锂离子电池循环进程中，阻隔阂逐渐干枯失效是电池前期功用阑珊的一个重要原因。这首要是由于阻隔阂自身的电化学安稳性和机械功用缺乏，以及对电解质对阻隔阂的滋润性在重复充电进程中变差构成的。由于阻隔阂的干枯，电池的欧姆内阻增大，导致充放电通道阻塞，充放电不彻底，电池容量无法回复到初始状况，大大下降了电池的容量和运用寿数。
6. 正负极资料掉落
正负极的活性物质，是通过粘结剂固定在基体上面的，在长时刻运用进程中，由于粘结剂的失效以及电池遭到机械振荡等原因，正负极的活性物质不断掉落，进入电解质溶液，这导致可以参加电化学反响的活性物质不断削减，电池的循环寿数不断下降。
粘结剂的长时刻安稳性和电池杰出的机械功用，将可以推迟电池循环寿数的下降速度。
7. 外部运用要素
锂离子电池有合理的运用条件和规划，如充放电截止电压，充放电倍率，作业温度规划，存储温度规划等。但是在实践运用傍边，超出答应规划的乱用状况十分遍及，长时刻的不合理运用，会导致电池内部发生不可逆的化学反响，构成电池机理的损坏，加快电池的老化，构成循环寿数的敏捷下降，严峻时，还会构成安全事端。
八、 锂离子电池的安全性
锂离子电池的安全性问题，其内涵原因是电池内部发生了热失控，热量不断的累积，构成电池内部温度继续上升，其外在的表现是焚烧、爆破等剧烈的能量开释现象。
电池是能量的高密度载体，本质上就存在不安全要素，能量密度越高的物体，其能量剧烈开释时的影响就越大，安全问题也越杰出。汽油、天然气、乙炔等高能量载体，也都存在相同的问题，每年发生的安全事端，不计其数。
不同的电化学系统、不同的容量、工艺参数、运用环境、运用程度等，都对锂离子电池的安全性有较大的影响。
由于电池存储能量，在能量开释的进程中，当电池热量发生和累积速度大于散热速度时，电池内部温度就会继续升高。锂离子电池由高活性的正极资料和有机电解液组成，在受热条件下十分简略发生剧烈的化学副反响，这种反响将发生许多的热，乃至导致的“热失控”，是引发电池发生风险事端的首要原因。
锂离子电池内部的热失控，阐明电池内部的一些化学反响现已不是咱们此前所等待的“可控”和“有序”，而是出现出不可控和无序的状况，导致能量的快速剧烈开释。
那么，咱们来看看，都有哪些化学反响，会随同许多的热发生，然后导致热失控。
1. SEI膜分化，电解液放热副反响
固态电解质膜真实锂离子电池初度循环进程中构成，咱们既不期望SEI膜太厚，也不期望它彻底不存在。合理的SEI膜存在，可以维护负极活性物质，不跟电解液发生反响。
但是当电池内部温度抵达130℃左右时，SEI膜就会分化，导致负极彻底暴露，电解液在电极外表许多分化放热，导致电池内部温度敏捷升高。
这是锂电池内部榜首个放热副反响，也是一连串热失控问题的起点。
2. 电解质的热分化
由于电解质在负极的放热副反响，电池内部温度不断升高，然后导致电解质内的LiPF6和溶剂进一步发生热分化。
这个副反响发生的温度规划大致在130℃~250℃之间，相同伴跟着许多的热发生，进一步推高电池内部的温度。
3. 正极资料的热分化
跟着电池内部温度的进一步上升，正极的活性物质发生分化，这一反响一般发生在180℃~500℃之间，并随同许多的热和氧气发生。
不同的正极资料，其活性物质分化所发生的热量是不同的，所开释的氧气含量也有所不同。磷酸铁锂正极资料由于分化时发生的热量较少，因而在全部的正极资猜中，热安稳性最为杰出。镍钴锰三元资料分化时则会发生较多的热量，一同伴有许多的氧气开释，简略发生焚烧或爆破，因而安全性相对较低。
4. 粘结剂与负极高活性物质的反响
负极活性物质LixC6与PVDF粘结剂的反响温度约从240℃开端，峰值出现在290℃，反响放热可达1500J/g。
由以上剖析可以看出，锂离子电池的热失控，并不是瞬间完结的，而是一个渐进的进程。这个进程，一般由过充、大倍率充放电、内短路、外短路、振荡、磕碰、下跌、冲击等原因，导致电池内部短时刻内发生许多的热，并不断的累积，推进电池的温度不断上升。
一旦温度上升到内部连锁反响的门槛温度（约130℃），锂离子电池内部将会自发的发生一系列的放热副反响，并进一步加重电池内部的热量累积和温度上升趋势，这一进程还会分出许多的可燃性气体。当温度上升到内部溶剂和可燃性气体的闪点、燃点时，将会导致焚烧和爆破等安全事端。
刚出厂的锂离子电池通过安全测验认证，并不代表锂离子电池在生命周期中的安全性。依据咱们前面的剖析，在长时刻的运用进程中，会发生负极外表的锂金属堆积，电解液的分化和蒸发，正负极活性物质的掉落，电池内部结构变形，资猜中混入金属杂质，以及其他许多非预期的改动，这些都会导致电池发生内短路，然后发生许多的热量。再加上外部的各种乱用状况，如过充、揉捏、金属穿刺、磕碰、下跌、冲击等，也会导致电池在短时刻内发生许多的热量，成为热失控的诱因。
在锂离子电池的运用进程中，没有肯定的安全性，只需相对的安全性。咱们要尽量防止乱用的状况出现，下降损害事情发生的概率，一同也要从正负极资料、电解液、阻隔阂等首要成分下手，挑选化学安稳性和热安稳性优秀的资料，具有杰出的阻燃特性，在出现内外部热失控的诱因时，下降内部副反响的发热量，或许具有很高的燃点温度，防止热失控现象的发生。在电池结构和壳体规划上面，要充沛考虑结构安稳性，抵达满足的机械强度，可以耐受外部的应力，保证内部不发生显着的变形。此外，散热功用也是需求侧重考虑的，假如热量可以及时的发出出去，内部的温度就不会继续上升，热失控也就不会发生。
锂离子电池的安全性规划，是系统论，单纯的以正极资料分化发热来衡量锂离子电池安全性并不全面。从系统的视点讲，磷酸铁锂电池不见得必定比三元资料的电池更安全，由于终究影响热失控的要素许多，正极资料分化所发生的热量仅仅是其间的一个要素。
九、 总结与展望
大约在135亿年前，通过所谓的“大爆破”之后，世界中的物质、能量、时刻和空间构成了现在的姿态。世界的这些根本特征，就成了“物理学”。
在这之后过了大约30万年，物质和能量开端构成杂乱的结构，称为“原子”，再进一步构成“分子”。至于这些原子和分子的故事以及它们怎样互动，就成了“化学”。
全部关于电池的原理，都得通过物理学和化学的理论来论说，并遭到客观规律的约束，脱离了这个范畴，咱们既不或许创造电池，也不或许正确运用电池。
人类对电池的研讨和运用现已有近200年的前史，在大规划的商业化运用方面，铅酸电池、碱性电池、锌锰电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池早已渗透到人类社会的方方面面，在支撑工业化社会的正常运作方面，起着无可代替的效果。
人类对能量进行移动存储的寻求，跟着经济规划的扩展，出现快速添加的趋势，这也在客观上推进了电池技能的开展和革新，要做到更快、更强、更长命、更安全、更环保，一同单位价格还要更廉价。
自SONY在90年代将锂离子电池商业化以来，通过20多年的开展，现有的电化学系统现已逐渐挨近了瓶颈，未来将逐渐进入“后锂电池”年代。商场的微弱需求，必将推进和催生新的资料、新的化学系统、新的工艺在电池范畴的运用，然后完结大的打破。
在电池工业，新的研讨方向层出不穷，而比较有期望商业化的方向，比方全固态锂离子电池、钠离子电池、锂-硫电池、锂空气电池等。“后锂电池”年代，将会是百家争鸣、百家争鸣的局势，商场需求的多样性，技能路途的多样性，再结合质料供给的地缘要素，将给咱们带来更多的挑选和更好的体会。
