【導讀】鋰離子電池不僅被用作為電腦、智能手機的充電式電池，也被廣泛用於我們生活中的電器產品、電動汽車

、產業機械
、尖jian端duan科ke技ji等deng各ge個ge領ling域yu。為wei何he會hui被bei眾zhong多duo產chan品pin所suo采cai用yong？它ta給gei我wo們men的de生sheng活huo帶dai來lai了le哪na些xie變bian化hua
？以yi及ji今jin後hou的de發fa展zhan趨qu勢shi，讓rang我wo們men基ji於yu專zhuan家jia的de見jian解jie來lai了le解jie一yi下xia吧ba～

在本係列中，我們就鋰離子電池的特點、使用場景、曆史以及今後的可能性等，在東京工業大學特命教授菅野了次先生的監修下，分五講做一個全麵介紹。

監修人：菅野了次

東京工業大學 科學技術創成研究院 特命教授（名譽教授）

菅野了次先生於1980年大阪大學研究生院理學研究科無機及物理化學專業課程結業。1985年成為理學博士。任神戶大學理學部副教授後
，2001年任東京工業大學研究生院綜合理工學研究科教授
，2016年任該大學物質理工學院教授，2018年任該大學科學技術創成研究院教授、全固態電池研究組組長，2021年任該科學技術創成研究院特命教授、全固態電池研究中心主任。

1. 什麼是鋰離子電池
？

鋰離子電池是裝在我們日常所用的智能手機和筆記本電腦等設備裏的充電式電池。電池的原型發明於18世紀末
，其後經過二百多年的歲月發展至今。鋰離子電池是在電池發展過程中誕生的現在最新型電池之一。

圓柱形鋰離子電池

疊層形鋰離子電池

鋰離子電池的特點：

電池分為隻能用一次的幹電池“一次電池”和能多次充電使用的電池“二次電池”。鋰離子電池是能夠充電的二次電池，與其他類型的電池相比，不僅能小型輕量化
，而且能儲存的電能高。

2. 鋰離子電池產生電的工作原理

除了鋰離子電池之外
，電池還有其他各種類型
，實際上電池產生電的基本工作原理都相同。

電池裏有使用金屬材料的正電極（正極）和負電極（負極），借由離子而導電的物質（電解質）充(chong)滿(man)在(zai)正(zheng)負(fu)極(ji)之(zhi)間(jian)。金(jin)屬(shu)電(dian)極(ji)被(bei)電(dian)解(jie)質(zhi)熔(rong)化(hua)，分(fen)為(wei)離(li)子(zi)和(he)電(dian)子(zi)，電(dian)子(zi)從(cong)負(fu)極(ji)向(xiang)正(zheng)極(ji)移(yi)動(dong)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)，這(zhe)時(shi)便(bian)產(chan)生(sheng)電(dian)。二(er)次(ci)電(dian)池(chi)是(shi)在(zai)開(kai)始(shi)使(shi)用(yong)電(dian)池(chi)之(zhi)前(qian)通(tong)過(guo)充(chong)電(dian)，預(yu)先(xian)將(jiang)電(dian)子(zi)儲(chu)蓄(xu)在(zai)負(fu)極(ji)，使(shi)用(yong)電(dian)池(chi)時(shi)儲(chu)蓄(xu)的(de)電(dian)子(zi)向(xiang)正(zheng)極(ji)移(yi)動(dong)從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)電(dian)。

鋰離子電池是預先在正極使用含鋰金屬化合物，負極使用能吸儲鋰的碳(石墨)。通tong過guo這zhe樣yang的de結jie構gou
，無wu須xu如ru傳chuan統tong電dian池chi一yi般ban由you電dian解jie質zhi熔rong化hua電dian極ji就jiu能neng發fa電dian，從cong而er減jian緩huan了le電dian池chi本ben身shen的de老lao化hua，不bu僅jin能neng儲chu蓄xu更geng多duo的de電dian，充chong放fang電dian的de次ci數shu也ye得de以yi增zeng加jia。此ci外wai，鋰li是shi非fei常chang小xiao而er輕qing的de物wu質zhi，從cong而er能neng使shi電dian池chi具ju有you小xiao型xing輕qing量liang化hua等deng各ge種zhong優you點dian。

鋰離子電池產生電流的工作原理

3. 鋰離子電池也有不同的種類嗎？

根(gen)據(ju)正(zheng)極(ji)所(suo)用(yong)的(de)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的(de)不(bu)同(tong)，鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)分(fen)為(wei)幾(ji)個(ge)種(zhong)類(lei)。最(zui)初(chu)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)正(zheng)極(ji)所(suo)用(yong)的(de)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)是(shi)鈷(gu)。不(bu)過(guo)鈷(gu)的(de)產(chan)量(liang)幾(ji)乎(hu)與(yu)鋰(li)同(tong)樣(yang)少(shao)
，也(ye)是(shi)稀(xi)有(you)金(jin)屬(shu)，製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)高(gao)。因(yin)此(ci)開(kai)始(shi)使(shi)用(yong)廉(lian)價(jia)且(qie)環(huan)境(jing)負(fu)荷(he)小(xiao)的(de)材(cai)料(liao)，例(li)如(ru)錳(meng)、鎳、鐵等金屬。鋰離子電池按其所使用的材料而分類。

鋰離子電池的種類和特點

下麵來看看各種類分別都有哪些特點。

鈷係鋰離子電池

正zheng極ji使shi用yong鈷gu酸suan鋰li。鈷gu酸suan鋰li比bi較jiao容rong易yi合he成cheng，便bian於yu使shi用yong
，因yin而er鋰li離li子zi電dian池chi最zui早zao量liang產chan的de是shi鈷gu酸suan鋰li離li子zi電dian池chi。但dan由you於yu鈷gu是shi稀xi有you金jin屬shu，價jia格ge昂ang貴gui，幾ji乎hu沒mei有you被bei用yong於yu汽qi車che零ling件jian。

錳係鋰離子電池

正zheng極ji使shi用yong錳meng酸suan鋰li。優you點dian是shi電dian壓ya能neng與yu鈷gu係xi鋰li離li子zi電dian池chi差cha不bu多duo，而er且qie製zhi造zao成cheng本ben廉lian價jia。缺que點dian是shi充chong放fang電dian中zhong錳meng可ke能neng會hui熔rong化hua於yu電dian解jie質zhi
，縮suo短duan電dian池chi的de壽shou命ming。

磷酸鐵係鋰離子電池

正zheng極ji使shi用yong磷lin酸suan鐵tie鋰li。磷lin酸suan鐵tie係xi鋰li離li子zi電dian池chi的de優you點dian在zai於yu即ji使shi內nei部bu發fa熱re結jie構gou也ye難nan以yi損sun壞huai，安an全quan性xing高gao，而er且qie以yi鐵tie為wei原yuan料liao，製zhi造zao成cheng本ben比bi錳meng係xi更geng低di。但dan是shi電dian壓ya比bi其qi他ta的de鋰li離li子zi電dian池chi低di。

三元係鋰離子電池

三元係鋰離子電池是為了減少鈷的用量，使用鈷
、鎳
、錳三種材料製造的電池。現在三元係鋰離子電池大多鎳的比例較高。雖然電壓比鈷係
、錳係略低，但能減少製造成本。不過雖說如此，各個材料的合成製備較難，穩定性低等
，作為實用材料尚存在有待解決的課題。

4. 鉛蓄電池與鋰離子電池的區別是什麼

？

除(chu)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)之(zhi)外(wai)，還(hai)有(you)幾(ji)種(zhong)能(neng)充(chong)電(dian)的(de)電(dian)池(chi)。其(qi)中(zhong)鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池(chi)是(shi)一(yi)百(bai)多(duo)年(nian)前(qian)就(jiu)使(shi)用(yong)的(de)曆(li)史(shi)悠(you)久(jiu)的(de)電(dian)池(chi)，在(zai)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)等(deng)新(xin)型(xing)電(dian)池(chi)開(kai)發(fa)問(wen)世(shi)的(de)現(xian)今(jin)，依(yi)然(ran)還(hai)繼(ji)續(xu)用(yong)作(zuo)汽(qi)車(che)的(de)蓄(xu)電(dian)池(chi)。

鉛蓄電池與鋰離子電池的區別

鉛qian蓄xu電dian池chi的de正zheng負fu極ji材cai料liao都dou使shi用yong鉛qian，因yin而er與yu鋰li離li子zi電dian池chi相xiang比bi，製zhi造zao成cheng本ben非fei常chang廉lian價jia。但dan由you於yu鉛qian比bi其qi他ta金jin屬shu重zhong，因yin此ci蓄xu電dian池chi自zi身shen也ye就jiu重zhong。此ci外wai電dian壓ya最zui高gao隻zhi能neng到dao2V，自放電大也是鉛蓄電池的缺點。

現在依然使用鉛蓄電池的原因

雖(sui)然(ran)鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池(chi)有(you)著(zhe)這(zhe)些(xie)缺(que)點(dian)，但(dan)汽(qi)車(che)的(de)蓄(xu)電(dian)池(chi)沒(mei)有(you)換(huan)成(cheng)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)等(deng)高(gao)性(xing)能(neng)二(er)次(ci)電(dian)池(chi)的(de)原(yuan)因(yin)還(hai)是(shi)在(zai)於(yu)它(ta)的(de)廉(lian)價(jia)，以(yi)及(ji)技(ji)術(shu)基(ji)本(ben)成(cheng)熟(shu)
，可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao)。汽(qi)車(che)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)特(te)性(xing)
，確(que)立(li)了(le)再(zai)循(xun)環(huan)係(xi)統(tong)。如(ru)果(guo)換(huan)成(cheng)新(xin)型(xing)電(dian)池(chi)，需(xu)要(yao)修(xiu)改(gai)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)，基(ji)於(yu)目(mu)前(qian)鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池(chi)仍(reng)足(zu)以(yi)能(neng)發(fa)揮(hui)作(zuo)用(yong)的(de)狀(zhuang)況(kuang)
，廠(chang)家(jia)也(ye)不(bu)想(xiang)格(ge)外(wai)多(duo)付(fu)出(chu)成(cheng)本(ben)。

鉛蓄電池與鋰離子電池的比較

雖說如此
，鋰離子電池已被用作驅動電動汽車、電油混合動力車等的發動機的二次電池，說不定未來汽車也會不使用鉛蓄電池了。

5. 鋰離子電池被用於哪些領域？

1990niandaishangbanyeshoukuanshangpinhuadejiadianyonglilizidianchibeiyongyushexiangjiyimanzuqixiaoxingqinglianghuadexuqiu。qihoujielianbuduandibeiyongyudangshixunsupujideshouji
，shichangxuqiushunjiangaozhang。

如今鋰離子電池已被廣泛用於我們生活中的各個場景，諸如智能手機、筆記本電腦，以及電動汽車、電動自行車等各個領域。

6. 鋰離子電池的安全性如何
？

其(qi)實(shi)電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)說(shuo)是(shi)能(neng)源(yuan)罐(guan)頭(tou)。能(neng)以(yi)每(mei)單(dan)位(wei)體(ti)積(ji)大(da)密(mi)度(du)儲(chu)能(neng)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)比(bi)其(qi)他(ta)種(zhong)類(lei)的(de)電(dian)池(chi)更(geng)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)安(an)全(quan)性(xing)。而(er)且(qie)從(cong)使(shi)用(yong)具(ju)有(you)可(ke)燃(ran)性(xing)的(de)有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)這(zhe)一(yi)點(dian)來(lai)說(shuo)，在(zai)操(cao)作(zuo)使(shi)用(yong)上(shang)也(ye)需(xu)要(yao)比(bi)使(shi)用(yong)水(shui)溶(rong)液(ye)的(de)其(qi)他(ta)電(dian)池(chi)更(geng)加(jia)小(xiao)心(xin)謹(jin)慎(shen)。

zuiyinggaibimiandeshineibuduanluwenti。neibuduanluzhiwaibushilizaochengdianchibianxing，zhengjiyufujizhijiejiechudezhuangtai。dianliujizhongyuci，daozhiwendushenggao

，dianchiqihuozhileideyanzhongshigu。jibianshijixiaodezazhi
，yidanhunrudianchineibu

，jiukenenghuizaochengneibuduanlu
，zhejiuxuyaoshejibaohudianlu
，shidianchineiwuduoyudedianliuliudong，rangdianchijubeifangshigugongneng。

其他還有使用冷卻裝置等手段，將電池的工作環境保持在60℃yixia
，kongzhidianchidewenduyehenzhongyao。zaizhengfujizhijianshezhigemo，ruguochaoguoyidingdewendu
，gemozaizhengfujizhijianqidaowanquanzugedezuoyongdengdeng
，dongnaojinyonggezhongfangfatigaoanquanxing。

如本講所述，與以前的二次電池相比，小型輕量且高性能的鋰離子電池似乎今後仍會被用於我們生活中的各個場景。

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