鋰是最輕的金屬元素，原子量僅6.49，比重為0.534g/cm3，也是化學性能最活潑的金屬元素，早期鋰主要用于特種工業(yè)，用鋰來制取氚，是原子能工業(yè)的重要原料。鋰的電檢性很強，可以作為高電壓和高比能量的電池。金屬鋰暴露在空氣中或遇到水時會發(fā)生燃燒。目前在市面上電動轎車鋰電池中已不采用金屬鋰，因為金屬鋰為負極的電池在充電時，會在晶格中產(chǎn)生枝晶而發(fā)生內(nèi)部短路和不安全，而是采用鋰合金或鋰的碳化物來制造。在電動轎車鋰電池中采用液態(tài)電解質(zhì)時，單體電池要求有高防滲漏性，現(xiàn)代原來的液體有機電解質(zhì)已經(jīng)被固體聚合物電解所代替，構(gòu)成全固態(tài)鋰聚合物鋰離子電池。美國USABC、日本、德國和法國都對電動轎車鋰電池的研究和開發(fā)十分重視，近年來取得很大的進展。

鋰離子電池的工作原理

電動轎車鋰離子電池的正極，主要采用LiM1204.LiNi02.LiC002和LiCoo.98Mgo.oiNio.0102等鋰的化合物制造oLiC002具有容量高、放電電壓較平穩(wěn)、性能穩(wěn)定、壽命長等優(yōu)點。但鉆(CO)的資源較少，有較大的毒性oLiMr-1204易于合成，價格便宜，但在可逆反應過程中，嵌、脫的鋰離子量較小，容量偏低而且衰減較快。一殷認為LiNi02中的Ni取代LiC002中的CO，可以取得較好的效果，而且可以降低成本。電動轎車鋰離子電池的負極，不再采用金屬鋰作為負極，而是采用天然石墨、人造石墨和層狀石墨鋰碳化物LiC6等碳材料制造。碳材料來源豐富，價格便宜，沒有毒性。通過鋰離子在碳中分離和結(jié)合進行充電和放電。

鋰離子電池的構(gòu)造

電動轎車鋰離子電池的單體格電池做成圓柱形或棱柱形，然后將單體電池組合成鋰離子電池總成。鋰離子電池由正極、負極和固體鋰離子導體組成，它們封裝在外殼中。

鋰離子電池的充、放電特性

充電特性

電動轎車鋰離子電池用標準充電電流充電2.5h，當單體電池電壓上限達到4.5V后，改用恒壓充電。在整個充電過程中，電池的溫度約升高2℃。這種電動轎車鋰離子電池的壽命可以達到1000次循環(huán)。

放電特性

電動轎車鋰離子電池在不同放電倍率下放電，電動轎車電池的容量和能量隨放電倍率的增加而降低，在放電倍率下放電時，相當于1/3C放電倍率下放電時的95%的負荷特性。在2C放電倍率下放電時，相當于173c放電倍率下放電時的88%的負荷特性。在3C放電倍率下放電時，相當于1/3C放電倍率下放電時的70%的負荷特性，電池的內(nèi)阻隨放電倍率的增加而增加。不同放電倍率下放電特性見圖4-14。

電動汽車電池

鋰離子電池的特點

電動轎車鋰離子電池顯示出很多優(yōu)點，電壓高達3.6～4V，相當3個鎳鎘電池串聯(lián)起來的電壓。比能量達到100～120W.h/kg，是鎳鎘電池的1.5～3倍，比功率高達1500W/kg．循環(huán)壽命可達1000次。充放電效率高，功率輸出密度大，沒有記憶效應等，其能量達到銅酸電池的三倍以上，具有高安全性（固態(tài)）、環(huán)保性好等優(yōu)點。電動轎車鋰離子電池主要問題是快速充、放電的性能較差，需要進一步解決對其充放電過程的控制和配備專用的充電器。對于大容量鋰離子電池組，還需要解決電池組的可靠性和各個單體電池之間的一致性。鈷系鋰離子電池在過充電狀態(tài)時會引起電池爆炸，需要用安全閥以防止電解液受高溫汽化后產(chǎn)生的壓力升高，并裝自動溫度調(diào)控裝置，進行過充、放電的保護。

鋰的制取較困難，管理和使用較復雜，要求有嚴格的安全措施，需要配備電子保護電路、電動汽車電池管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)等，使得其附屬裝置更復雜，也增加了電動轎車電池組的造價，價格高于同等容量的鎳鎘電池或鎳氫電池。