图1.1 常见的电池分类

图1.1列出了近年来常见电池的种类，根据性质的不同主要分为化学电池及物理电池，其中，按化学电池又分为一次、二次电池，又因化学材料的不同可细分为各类电池。前几年太阳能电池发展迅速，而如今电子产品的市场不断开拓，高科技电子信息时代的来临，使得二次电池的发展前景一片美好。表1.1将日常生活中较为常用的四类二次电池从性能上进行多方面的比较。与锂电子电池相比，铅酸、镍镉、镍氢这三类电池它们的电池电压低，能量密度低。并且铅酸、镍镉电池中含有较多的酸和重金属物质，在电池的生产，使用以及回收处理的过程中，会通过水、空气、食物等方式进入人的身体，影响身体健康。而锂离子电池满足了电压高，能量密度大，绿色环保等要求，充分符合了现代电子产品市场及相关产业的需求，这就推动了锂离子电池的市场发展。

表1.1 常用二次电池性能对比

电池种类 铅酸电池  镍镉电池    镍氢电池  锂电池 

商业化时间(年) 1890 1956 1990 1992

工作电压 2V 1.2V 1.2V 3.3-3.7V

能量密度 30-50Wh/Kg 45-80Wh/Kg 60-120Wh/Kg 90-190Wh/Kg

循环寿命 200-300次 1000次 300-500次 500-2000次

自放电率 4-5% 20-30% 30-35% ＜5%

记忆效应 无 有 有 无

充电温度 -20-50℃ 0-45℃ 0-45℃ 0-45℃

放电温度 -20-50℃ -20-65℃ -20-60℃ 0-60℃

耐过充能力    良好    中等    较差  较差,不能进行涓流充电

环保 否 否 是 是

价格 ＜0.2$/Wh 0.5$/Wh 0.5-1$/Wh 0.3-1$/Wh

1.2 锂离子电池

现如今，一般应用于日常生活和电子市场中的主要是锂离子电池，我们将其简称为锂电池。因此，目前对于锂系电池的相关实验和研究，主要是侧重于锂电子电池。而直接将金属锂用作电池负极的电池才是真正意义上的锂电池，因为金属锂的性质十分不稳定，对环境和温度的使用要求很高，使用在电子设备或设施中的危险性很大，且其电池容量小，无法循环使用，经济效益低。最初，为了改善锂电池存在的缺陷，提高电池的使用安全性、循环使用及扩大电容量，在1980年，Armand M教授向外界提出RCB（锂电子电池）观点。金属锂不再被直接采用作为锂电池的负极材料，而是将电池正、负极均使用可以让锂离子自由嵌入及释放的活性材料[4,5]。在这个概念提出后，人们不断研究和开发锂电子电池。在历经十年的研发后，直到1991年6月，日本Sony公司正式将锂电子电池投入实际商业生产，开始应用于电子市场 [6]。这标志着在电池领域的一步巨大突破，甚至有人称之为一次电池的工业。其拥有的巨大潜力和优势，很快在电子市场上占有一席之地，使锂离子电池成功实现了商业价值。