锂离子电池的主要结构有哪些？它跟燃料电池有哪些不同之处？
来源：宝鄂实业
2019-08-01 08:40
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锂电池
锂电池主要是指在电极材料中使用了锂元素作为主要活性物质的一类电池，主要包括锂金属电池和锂离子电池两大类。本文中讲的锂电池主要为锂离子电池。
锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，是可以充放电的电池。锂离子电池的结构主要包括正极、隔膜、负极、电解液和电池外壳。
正极：一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料（俗称三元），纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。
隔膜：为一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。
负极：一般为石墨，或近似石墨结构的碳。
电解液：是电池中离子传输的载体，一般由锂盐和有机溶剂组成，主要作用是在锂电池正、负极之间传导锂离子。
燃料电池
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。
它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应。
燃料电池主要由三部分组成，电极、电解质和外部电路。
燃料电池的电极是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所，主要包括阳极和阴极，厚度一般为200－500mm，其结构与一般电池的平板电极不同为多孔结构，目的是提高燃料电池的实际工作电流密度。
电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构。
外部电路一般有双极板构成，双极板具有收集电流、分隔氧化剂与还原剂、疏导反应气体等作用，其性能主要取决于其材料特性、流场设计及其加工技术。
两种电池的全方位对比
同为新能源电池，锂电池输入/输出电能，实际上是先将输入的电能储备起来，待到用时再通过输出的装置输出电能。
燃料电池其实相当于传统汽车的内燃机。内燃机烧油，只是能量转化装置，不是储能装置；燃料电池烧氢气，也是能量转化装置，不是储能装置。
而锂电池是储能装置，所以严格来说，燃料电池不是电池，是发动机。
因此，燃料电池是发电装置，而锂电池是储能装置。下表为两种动力电池的综合对比，对比因素包括综合性能方面、成本、政策支持、资源约束性、环境保护、商业化程度。
燃料电池与锂电池全方位对比
能量密度
能量密度（Energydensity）是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。
电池的能量密度又分为单体电芯的能量密度和电池系统的能量密度，电池系统的能量密度低于单体电芯。
锂电池系统属于封闭系统，由于受制于锂元素特性，已目前在锂电池中能量密度最高的三元锂电池为例，其单体能量密度也仅为1.08MJ/kg（电池包系统衰减20%）。
未来如果要提升锂电池的能量密度，需依靠全固态电池技术的突破，但其能量密度上限也不高。
燃料电池系统属于开放性系统，其能量密度实质上取决于储氢量，氢气本身的能量密度为143MJ/Kg，而且目前燃料电池系统能量密度超过350wh/kg，未来随着储氢技术的进步，能量密度提升仍有非常大的空间。
安全性
无论搭载锂电池的纯电动车还是搭载燃料电池的汽车，只要是汽车那么安全性就是最重要的指标。
锂电池作为封闭的能量体系，从原理上高能量密度和安全性就很难兼容，如果单纯追求高能量密度，那么整个锂电池系统就相当于炸弹。
可靠性
电池的可靠性指的是电池发生事故导致其丧失电能存储能力的概率。
锂电池的可靠性与其安全性问题有很大的关联，但是却不是一个概念。锂电池发生安全性事故，必然将导致其丧失电能存储能力。
但锂电丧失电能存储能力并不都是发生安全性事故而导致，比如由于容量“跳水”导致的电池失效。
锂电池系统是由成百上千个单体电芯通过串并联组装在一起的，因此整个电池系统的不可靠性将被急剧放大。
