详解锂离子电池的优点和缺点

来源：宝鄂实业 2019-08-04 08:37 点击量：次

锂离子电池的主要优点

（1）工作电压高：通常单体锂离子电池的电压为 3.6V，一节锂离子电池相当于三节镍镉或镍氢电池的串联。

（2）体积小、重量轻、能量密度高：考虑寿命因素后，锂离子电池总的能量密度是镍镉电池的 3 倍，镍氢电池的 1.5 倍，与同容量镍氢电池相比，体积可减小 30% ，重量可降低 50%，有利于便携式电子设备小型轻量化。

（3）寿命长且无记忆效应：锂离子电池采用碳阳极，在充放电过程中，碳阳极不会生成锂枝状晶，从而可以避免电池因内部锂枝晶短路而损坏。国外锂离子电池的寿命可达 1200 次以上，远远高于其它各类电池。锂离子电池没有记忆效应，可随时补充，电池效能能充分发挥，而镍镉、镍氢电池经常会有使用了一半而不得不放电再充电的现象，其实际使用次数大打折扣。

（4）安全快速充电：锂离子电池与金属锂电池不同，它的阳极用特殊的碳电极代替金属锂电极，因此允许快速充电。

（5）允许工作温度范围宽：锂离子电池具有优良的高低温放电性能，可在-20℃～+60℃之间工作。高温放电性能优于其它各类电池。

（6）自放电小：每月仅为 2%。

（7）无污染：不含重金属和有毒物质，是真正的绿色能源。

（8）成本可望最低：不含任何稀有贵金属，主要原材料都很便宜。

锂离子电池的主要缺点

（1）内部阻抗高。因为锂离子电池的电解液为有机溶液，其电导率比镍镉电池、镍氢电池的水深溶电解液的电导率小得多，所以，锂离子电池的内部阻抗比镍镉电池或镍氢电池约大 10 倍。

（2）工作电压变化较大。电池放电到额定容量的 80%时，镍镉电池的电压变化很小（约 20%），而锂离子电池的电压变化很大（约 40%）。对电池供电的设备来说，这是严重的缺点。但是，也正是由于锂离子电池放电电压变化较大，很容易据此检测电池的剩余电量。

（3）放电速率较大时，容量下降也较大。放电速率为 0.5C 时，锂离子电池和镍镉电池容量的减少量相当，但高放电速率（>1C）时，锂离子电池的容量则严重减少。因此，锂离子电池无法大电流放电，最大放电速率为 1C。放电速率超过 1C 时，电池的容量和寿命将减少。1）电压高，单体电池的工作电压高达 3.6-3.9V，是 Ni-Cd、 Ni-H 电池的 3 倍2）比能量大，目前能达到的实际比能量为 100-125Wh/kg 和

240-300Wh/L（2 倍于 Ni-Cd，1.5 倍于 Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达 150Wh/kg 和 400 Wh/L

3）循环寿命长,一般均可达到 500 次以上,甚至 1000 次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.

4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。

5）自放电小，室温下充满电的 Li-ion 储存 1 个月后的自放电率为

10%左右，大大低于 Ni-Cd 的 25-30%，Ni、MH 的 30-35%。

6) 可快速充放电，1C 充电是容量可以达到标称容量的 80%以上。

7) 工作温度范围高，工作温度为-25~45°C，随着电解质和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°C。2、具有高储存能量密度：相对其他电池而言锂电池能量密度很高，目前已达到460-600Wh/kg，约为铅酸电池的6～7倍。这就意味着在相同电荷容量下，锂电池重量更轻。据计算相同体积下重量约为铅酸产品的1/5～1/6。

3、使用寿命相对较长：锂电池的使用寿命可达到6年以上。以磷酸亚铁锂为正极的锂电池为例，在1C充放电倍率下，循环周期的*纪录可达1000次。

4、具备高功率承受力：电动车锂电池用的磷酸亚铁锂离子电池*充放电倍率可以达到15C-30C，这非常适合动力汽车高强度的启动和加速。

5、自放电率很低。自放电率是锂离子电池*突出的优越性之一，室温下满电存储一个月的自放电率约10％左右，而同等条件下镍镉为25～30％、镍氢为30～35％。

6、无记忆效应：这意味着锂离子电池可以随时充放电，而不必像镍氢、镍锡电池一样，必须要等到电量耗尽。

7、高低温适应性强：锂电池可在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用。

8、绿色环保：不论生产、使用和报废都不含有也不产生铅、汞、镉等有毒重金属物质。

9、锂离子电池的主要原材料锂、锰、铁、钒等在我国都是富产资源；生产基本不消耗水，对水之源稀缺的国家十分有利。

锂离子电池也存在着一定的缺点

1）电池成本较高。主要表现在正极材料 LiCoO2 的价格高

（Co 的资源较少），电解质体系提纯困难。

2）不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对

其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在 0.5C 以下，只适合于中小电流的电器使用。