2.1.1　锂离子电池简介

锂离子电池是一种将电能与化学能相互转化并且可重复使用的电池，通过化学反应来实现能量的存储与释放。相对于其他类型的蓄电池，锂离子电池具有平均输出电压高、自放电率小、没有记忆效应、工作温度范围宽、循环性能优越、可快速充放电、输出功率大、使用寿命长等优点，广泛应用于新能源汽车、无人机等工程领域，是新能源飞行器非常合适的一种能源。

1970年，首个锂金属电池诞生，其正极材料采用硫化钛、负极材料采用金属锂。这种电池虽然也可以充电，但其循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂结晶，造成电池内部短路，所以一般情况下禁止对这种电池充电。由于锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程快速且可逆，因此人们开始尝试利用这一特性制作充电电池。1990年，日本索尼公司发明了以碳材料为负极、以含锂化合物作正极的锂离子电池，在充放电过程中，只有锂离子存在。其中，石油焦炭和石墨作负极，材料无毒、资源充足，锂离子嵌入碳中，克服了锂的高活性，解决了锂金属电池存在的安全问题；正极采用钴酸锂，在充、放电性能和寿命上均能达到较高水平。手机和笔记本电脑所采用的都是锂离子电池，俗称锂电池；锂金属电池因其危险性大，很少应用于日常电子产品。本书后文中的锂电池特指锂离子电池。

根据电解质材质的不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池（lithium-ion battery，LIB）和聚合物锂离子电池（polymer lithium-ion battery，LIP）两类。这两类电池所用的正负极材料相同，正极材料主要采用钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂等，负极材料都采用石墨。其工作原理基本一致，主要区别是：液态锂离子电池使用非水液态有机电解质；聚合物锂离子电池使用聚合物来凝胶化液态有机溶剂，或者直接用全固态电解质。聚合物锂离子电池在安全性方面具有独特优势，从而逐步取代液体电解质锂离子电池，成为锂电池的主流。表2-1所示为几种常见锂电池的性能比较。

表2-1　几种常见锂电池的性能比较