本系列文章，我們在從事提高電池性能研究30多年的東京工業(yè)大學特命教授菅野了次先生的監(jiān)修下，從什么是鋰離子電池、到被稱為下一代鋰離子電池的全固態(tài)電池的研究狀況，做一個全面介紹專題。

這里是第二講，談談鋰離子電池的優(yōu)點和用在我們生活中的哪些地方，以及如何才能用得更長久。

監(jiān)修人：

菅野了次

東京工業(yè)大學 科學技術創(chuàng)成研究院 特命教授（名譽教授）

菅野了次先生于1980年大阪大學研究生院理學研究科無機及物理化學專業(yè)課程結業(yè)。1985年成為理學博士。任神戶大學理學部副教授后，2001年任東京工業(yè)大學研究生院綜合理工學研究科教授，2016年任該大學物質理工學院教授，2018年任該大學科學技術創(chuàng)成研究院教授、全固態(tài)電池研究組組長，2021年任該科學技術創(chuàng)成研究院特命教授、全固態(tài)電池研究中心主任。

1. 使用鋰離子電池的優(yōu)點

與鉛蓄電池等其他電池相比，鋰離子電池在安全和功能方面具有很多優(yōu)點。

主要優(yōu)點如下：

比其他電池小，能量密度大

如鋰離子電池般能反復充電使用的二次電池除了鉛蓄電池外，還有鎳氫電池、鎳鎘電池等。與這些電池相比，鋰離子電池更顯然的優(yōu)點是小、輕且能量密度大。

對同尺寸的這些電池的特點做一個比較的話，鉛蓄電池的輸出電壓只能達到2.1V，鎳氫電池為1.2V，鎳鎘電池為1.25V。而鋰離子電池則能輸出3.2～3.7V的高電壓。

經得起反復充放電

與其他的二次電池不同，鋰離子電池不利用化學反應產生電，因此電極的老化比其他的二次電池少，非常經得起反復充放電。

能快速充電

鋰離子電池的一個很大的特點是能快速充電。不過鋰離子電池以外的其他二次電池也能短時間快速充電，但鎳氫電池、鎳鎘電池因難判斷電是否充滿，故未能實用化。而鋰離子電池能由充電器判斷已充滿，故得以實用化。

支持無線充電

與快速充電一樣，鋰離子電池以外的二次電池也能夠不用充電電纜進行無線充電。不過因為無線充電技術的研發(fā)成功于2007年，是一項比較新的技術，故被用于估計市場前景較好的鋰離子電池。今后將研發(fā)電動汽車只要在停車場停車就能充電的系統(tǒng)。

鋰離子電池自放電小

電池即使閑置不用，電量也會損耗，這種現(xiàn)象稱為“自放電”現(xiàn)象。例如，汽車一個多月沒開，想開時，會出現(xiàn)電壓低打不著火的現(xiàn)象吧。而造成這種所謂“電池沒電”狀態(tài)的原因就是自放電。

自放電是電池盡管閑置不用也會一點點地發(fā)生化學反應而造成的。而鋰離子電池采用的反應機制與其他的二次電池發(fā)生的電池反應有所不同，因此鋰離子電池幾乎不產生自放電。

裝載了鋰離子電池的智能手機、電腦盡管不用電池也會損耗。這是因為電源并沒有完全斷開，仍在消耗著微量電能以便能夠立即喚醒屏幕。

2. 在我們生活中鋰離子電池被用于哪些用途？

在我們的身邊有很多用電來驅動的工具。充分利用鋰離子電池體積小能量密度大的優(yōu)點，裝載于各種設備。

尤其是智能手機、電腦、數(shù)碼相機等能小型輕量化、長壽命化也在于使用了鋰離子電池。

電動汽車最初裝載的是鎳氫電池。但鋰離子電池有能量密度大自放電少等優(yōu)點，以及不像鎳氫電池般“不能接續(xù)充電”，使用不便，故而使用了鋰離子電池。

其他還有無繩吸塵器、熨斗等小型家電、電動自行車、電動摩托車等乘騎工具、利用家用太陽能發(fā)電蓄積白天發(fā)的電等用途也都使用鋰離子電池。

3. 在產業(yè)領域鋰離子電池被用于哪些用途？

在產業(yè)領域，鋰離子電池被用于無線操縱機器人、無人機之類的機械，以及各種地方設置的IoT傳感器、潛艇和火箭等特殊載人工具，鋰離子電池被廣泛用于產業(yè)領域的各行各業(yè)。

不過鋰離子電池的能量密度也是有限的，如果需要更多的電量，使用就受到限制。

例如對電動汽車，現(xiàn)在鋰離子電池也能用來作為驅動發(fā)動機的能源，但要靠鋰離子電池的能量讓大型飛機飛行的話，在技術上還難以做到。不過業(yè)界正在積極推進使用鋰離子電池的“飛行汽車”之類的新型載人工具的開發(fā)。如果深挖一下目前鋰離子電池的性能，還有重大提升空間和各種可能性。

4. 給使用鋰離子電池的產品充電時的小竅門和注意事項

鋰離子電池有著與其他電池不同的特點，在使用時應了解其特點加以利用才能經久耐用。為發(fā)揮其性能，讓我們來詳細了解一下充電時的要點和特點吧。

鋰離子電池可以接續(xù)充電

使用方便也是鋰離子電池的特點，例如鎳氫電池、鎳鎘電池，在仍剩有容量的情況下又接續(xù)充電時，可能會看上去充電沒有超過該容量。這一現(xiàn)象稱作“記憶效應”，而鋰離子電池基本上無此現(xiàn)象。

對鎳氫電池、鎳鎘電池，為防止發(fā)生記憶效應，推薦完全放電后再重新充電的方法。而鋰離子電池在還剩有電量的狀態(tài)下也能接續(xù)充電，可以說是用起來比較隨心所欲。

如何讓鋰離子電池用得更久

智能手機、筆記本電腦等使用鋰離子電池的設備的電路設計成即便在經常充電的狀態(tài)下使用電池，充電也不會超過電池容量。因此無需擔心會給電池造成過度負擔，但如果要想讓鋰離子電池能用得更久，應在接通電源充電到50％左右的狀態(tài)下繼續(xù)使用。有些筆記本電腦能設置成充電不超過50％。

使用鋰離子電池應避免過充電和過放電

相反，鋰離子電池應避免的是保持在100％充滿電的狀態(tài)下使用設備。如果持續(xù)在充滿電的狀態(tài)下接通電源使用筆記本電腦，會縮短電池的壽命。而在電量幾乎用完的過放電狀態(tài)下擱置，也會縮短鋰離子電池的壽命。也就是說，避免在過充電和過放電這種極限狀態(tài)下使用，這就像人在過飽和空腹狀態(tài)下運動，對身體都會造成負擔。

在常溫下使用鋰離子電池

要使鋰離子電池性能穩(wěn)定，正常發(fā)揮，最好在常溫下使用。或許大家都聽說過冷能夠延長東西的壽命，但電池在低溫狀態(tài)下，電阻值會增大，對充放電的負荷增大，起到相反的效果。而且冷會使電池結露，電池周圍的電路可能會產生短路。

鋰離子電池有很多優(yōu)點，有意識地充分發(fā)揮其優(yōu)點來使用才能長久保持良好性能。

下一講，我們將談談鋰離子電池的普及歷史
敬請期待！

文章來源：Murata村田中國

審核編輯 黃宇