一、技術原理

鋰離子電池分為液態鋰離子電池（LIB）和聚合物鋰離子電池（PLB）兩類。它以含鋰的化合物作正極，如鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）或磷酸鐵鋰（LiFePO4）等二元或三元材料；負極采用鋰-碳層間化合物，重要有石墨、軟碳、硬碳、鈦酸鋰等；電解質由溶解在有機碳酸鹽中的鋰鹽組成的。其工作原理如圖6所示，充電時，鋰原子變成鋰離子通過電解質向碳極遷移，在碳極與外部電子結合后作為鋰原子儲存，放電的時候整個過程可逆。

與其他傳統蓄電池相比，鋰離子電池具有比能量高、額定電壓高、大電流放電能力強、高功率承受力、自放電率低等優點，其比能量（200Wh/kg）達到了鉛酸電池的5倍左右，單體工作電壓為3.7V或3.2V，循環壽命在淺充放模式下可以達到3000~5000次，儲能效率可以達到90%以上。但鋰離子電池耐過充/放電性能差，組合及保護電路復雜，成本相有關鉛酸電池等傳統蓄電池偏高，這些因素制約了鋰離子電池在大型動力和儲能電池領域的應用。隨著新能源汽車、可再生能源及分布式電站技術的發展，鋰離子電池在新能源汽車、可再生能源接入及小型分布式電站方面的應用受到越來越多的關注。

二、關鍵技術

電極材料是鋰離子電池的重要關鍵技術，與電池成本和性能密切相關。鈷酸鋰離子電池由于材料價格昂貴、安全性差而被放棄用于大功率大容量的應用。錳酸鋰離子電池有低成本、高性能的優勢，產品安全性較鈷酸鋰離子電池高，是熱門的電動汽車電池備選技術。磷酸鐵鋰離子電池具有較穩定的氧化狀態，安全性能好，高溫性能好，同時又具有無毒、無污染、原材料來源廣泛、價格便宜等優點，是目前最熱門的電動汽車電池技術之一，也是電力儲能系統的熱門候選技術之一。有關用于大規模儲能的鋰離子電池，其關鍵技術還包括電池系統總體設計技術、電池系統的集成和成組技術、電池組測試技術等。

三、應用現狀

鋰離子電池的概念是在1960年代提出的，當時貝爾實驗室開發出一種可以替代鋰金屬電極的碳陽極，從而使這個想法變成了現實。自1991年索尼公司成功實現鋰離子電池商業化后，鋰離子電池在電子產品領域得到了廣泛的應用。近年來，隨著材料和電池技術的發展，鋰離子電池在電動汽車、儲能電池、等領域的應用越來越受到關注。目前，日本的索尼、三洋（已和松下合并）、日產AESC公司、韓國三星SDI和LG化學等都在大力發展錳酸鋰離子電池。美國的A123公司在2008年率先開發出2MW的鋰離子儲能電池，AltairNanotechnologies公司已建立1MW/250kWh的拖車式鋰離子電池儲能系統。目前，全球已有約18MW鋰離子電池儲能系統并網運行，用于工程示范或電網服務。以比亞迪、力神、比克等公司為代表的我國公司積極投入了鋰離子電池的研發和生產，并取得良好進展。國家電網公司在上海世博會期間建成了100kW鋰離子電池示范系統并網運行，由國網公司電力科學研究院主持、發改委投建的張北國家風電監測研發中心，擬用18MW鋰離子電池試驗儲能對風電場發電及其電網接入的用途。南方電網已建成4MW鋰離子電池儲能示范電站，其重要功能定位為移峰填谷。

四、發展趨勢

在鋰離子電池研究方面，重要是通過控制粒子的尺寸、組份、結構及形態，以提高電池的電極及電解質的性能。在電極材料研究方面，重要是與碳涂層技術相結合，將電化學活性材料降至亞微米或更小尺寸以實現核殼形態的電極。其他新技術，包括納米合金負電極鋰離子電池、基于硅的鋰離子電池、有機電極材料鋰離子電池以及鋰空電池也陸續出現。