表述鋰離子電池儲(chǔ)能大小的參數(shù)是能量密度，在數(shù)值上大約相當(dāng)于電壓與鋰電池容量的乘積，為了有效提高鋰電池的儲(chǔ)電量，人們一般會(huì)用增加電池容量的方法達(dá)到目的。但是，限于所用原材料的性質(zhì)，容量提升總是有限度的，于是提高電壓值成為提升鋰電池儲(chǔ)電能力的另一條途徑。大家知道，鋰電池標(biāo)稱電壓是3.6V或3.7V，高電壓是4.2V。那么，鋰電池的電壓什為什么不能獲得更大的突破呢？說到底，這也是由鋰電池的材料及結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定的。

　　鋰電池的電壓是由電極電勢(shì)決定的。電壓也稱作電勢(shì)差或電位差，是衡量電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。鋰離子的電極電勢(shì)約是3V，鋰電池的電壓隨材料不同而有變化。如，一般的鋰離子電池額定電壓為3.7V，滿電電壓為4.2V；而磷酸鐵鋰電池額定電壓為3.2V，滿電電壓為3.65V。換句話說，實(shí)用中的鋰離子電池正極和負(fù)極之間的電勢(shì)差不能超過4.2V，這是一種基于材料和使用安全性的需要。

　　假如以Li/Li+電極為參照電位，設(shè)μA為負(fù)極材料的相對(duì)電化學(xué)勢(shì)，μC為正極材料的相對(duì)電化學(xué)勢(shì)，電解液電勢(shì)區(qū)間Eg為電解液低電子未占有能級(jí)和高電子占有能級(jí)之差。那么，決定鋰電池高電壓值的就是μA、μC、Eg這三個(gè)因素。

　　在所有元素中，鋰具有最負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(－3.045V vs. SHE，即相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極為－3.045V)，且鋰原子得失1mol電子所需的質(zhì)量最輕(原子量為6.94g/mol，密度為0.53g/cm3)。鋰的理論比容量可達(dá)到3860Ah/kg，而鋅和鉛分別只有820Ah/kg和260Ah/kg。因此，以鋰作為負(fù)極的電池具有電壓高和理論能量密度高等特點(diǎn)。鋰電池的研究歷史可以追溯到20世紀(jì)50年，一次鋰電池于70年進(jìn)入實(shí)用化，bao括Li/MnO2電池、Li/SO2電池、Li/SOCl2電池和Li/(CF)n電池等。為了實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)性，人們開始研究鋰二次電池。

　　Stanford大學(xué)團(tuán)隊(duì)于1970年研究嵌入化學(xué)反應(yīng)，采用TiS2作為正極，以鋰作為負(fù)極，制成了嵌入式正極材料鋰二次電池[2]，由于鋰的枝晶問題影響電池安全，以加拿大Moli公司1990年電池產(chǎn)品發(fā)生安全事故為標(biāo)志，以鋰為負(fù)極的二次電池技術(shù)研究進(jìn)入低潮，之后即進(jìn)入鋰離子電池時(shí)。Armand等于1977年報(bào)道了鋰石墨插層化合物等[3]，至1980年基本形成了嵌入化合物作為鋰離子電池電極的概念[4]，同年，Good enough等合成出層狀嵌入化合物L(fēng)iMO2(M=Co，Ni，Mn)，并且發(fā)現(xiàn)其中的鋰離子可逆的脫嵌和嵌入[5]，鈷酸鋰成為鋰離子電池的{dy}正極材料。1990年，日本公司開發(fā)出個(gè)商業(yè)化的鋰離子電池[6]，全球開始興起了鋰離子電池研究的熱潮。

　　鋰離子電池工作原理見圖5。電池負(fù)極一般是碳素材料，正極是含鋰的過渡氧化物L(fēng)iCoO2或LiMn2O4，LiFePO4等，電解質(zhì)是鋰鹽的有機(jī)溶液或聚合物。充電時(shí)，正極中的鋰離子脫離LiCoO2或LiMn2O4晶體，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入碳材料負(fù)極；放電時(shí)則相反。用LiCoO2作正極活性物質(zhì)的鋰離子電池反應(yīng)為：

　　放電時(shí)：Li1－xCoO2＋LixC6→LiCoO2＋6C；

　　充電時(shí)：LiCoO2＋6C→Li1－xCoO2＋LixC6。

　　鋰離子電池具有工作電壓高、重量輕、體積小、無記憶效應(yīng)、自放電率低、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、PDA等移動(dòng)終端產(chǎn)品。純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的容量決定了車輛的續(xù)航能力，大電流放電能力決定車輛加速能力，因此，高比能量和大功率鋰離子電池成為選的電動(dòng)汽車電池

　　鋰離子電池具有能量密度高、轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無記憶效應(yīng)、無充放電、自放電率低、工作溫度范圍寬和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因而成為電能的一個(gè)比較理想的載體，在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

　　一般而言，我們?cè)谑褂娩囯x子電池的時(shí)候，會(huì)關(guān)注一些技術(shù)指標(biāo)，作為衡量其性能“優(yōu)劣”的主要因素。那么，哪些指標(biāo)是我們需要在使用的時(shí)候，應(yīng)該予以特別關(guān)注呢？

　　1.容量

　　這是大家比較關(guān)心的一個(gè)參數(shù)。智能手機(jī)早已普及，我們?cè)谑褂弥悄苁謾C(jī)的時(shí)候，最為擔(dān)心的就是電量不足，需要頻繁充電，有時(shí)還找不到地方充電。早期的功能機(jī)，正常使用情況下，滿充的電池可以待機(jī)3~5天，一些產(chǎn)品甚至可以待機(jī)7天以上?？墒堑搅酥悄軝C(jī)時(shí)，待機(jī)時(shí)間就顯得慘不忍睹了。這里面很重要的一個(gè)原因，就是手機(jī)的功耗越來越大，而電池的容量卻沒有同比例的增長(zhǎng)。

　　容量的單位一般為“mAh”(毫安時(shí))或“Ah”(安時(shí))，在使用時(shí)又有額定容量和實(shí)際容量的區(qū)別。額定容量是指滿充的鋰離子電池在實(shí)驗(yàn)室條件下(比較理想的溫濕度環(huán)境)，以某一特定的放電倍率(C-rate)放電到截止電壓時(shí)，所能夠提供的總的電量。實(shí)際容量一般都不等于額定容量，它與溫度、濕度、充放電倍率等直接相關(guān)。一般情況下，實(shí)際容量比額定容量偏小一些，有時(shí)甚至比額定容量小很多，比如北方的冬季，如果在室外使用手機(jī)，電池容量會(huì)迅速下降。