鋰離子電池能量密度，指的是單位體積或單位重量的電池，能夠存儲和釋放的電量，其單位有兩種：Wh/kg，Wh/L，分別表重量比能量和體積比能量。這里的電量，是上面提到的容量(Ah)與工作電壓(V)的積分。在應(yīng)用的時候，能量密度這個指標(biāo)比容量更具有指導(dǎo)性意義。

　　基于當(dāng)前的鋰離子電池技術(shù)，能夠達(dá)到的能量密度水平大約在100~200Wh/kg，這一數(shù)值還是比較低的，在許多場合都成為鋰離子電池應(yīng)用的瓶頸。這一問題同樣出現(xiàn)在電動汽車領(lǐng)域，在體積和重量都受到嚴(yán)格限制的情況下，電池的能量密度決定了電動汽車的單次大行駛里程，于是出現(xiàn)了“里程”這一特有的名詞。如果要使得電動汽車的單次行駛里程達(dá)到500公里(與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng))，電池單體的能量密度必須達(dá)到300Wh/kg以上。

　　鋰離子電池能量密度的提升，是一個緩慢的過程，遠(yuǎn)低于集成電路產(chǎn)業(yè)的摩爾定律，這就造成了電子產(chǎn)品的性能提升與電池的能量密度提升之間存在一個剪刀差，并且隨著時間不斷擴大。

　　在所有元素中，鋰具有最負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(－3.045V vs. SHE，即相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極為－3.045V)，且鋰原子得失1mol電子所需的質(zhì)量最輕(原子量為6.94g/mol，密度為0.53g/cm3)。鋰的理論比容量可達(dá)到3860Ah/kg，而鋅和鉛分別只有820Ah/kg和260Ah/kg。因此，以鋰作為負(fù)極的電池具有電壓高和理論能量密度高等特點。鋰電池的研究歷史可以追溯到20世紀(jì)50年，一次鋰電池于70年進(jìn)入實用化，bao括Li/MnO2電池、Li/SO2電池、Li/SOCl2電池和Li/(CF)n電池等。為了實現(xiàn)能源的可持續(xù)性，人們開始研究鋰二次電池。

　　Stanford大學(xué)團(tuán)隊于1970年研究嵌入化學(xué)反應(yīng)，采用TiS2作為正極，以鋰作為負(fù)極，制成了嵌入式正極材料鋰二次電池[2]，由于鋰的枝晶問題影響電池安全，以加拿大Moli公司1990年電池產(chǎn)品發(fā)生安全事故為標(biāo)志，以鋰為負(fù)極的二次電池技術(shù)研究進(jìn)入低潮，之后即進(jìn)入鋰離子電池時。Armand等于1977年報道了鋰石墨插層化合物等[3]，至1980年基本形成了嵌入化合物作為鋰離子電池電極的概念[4]，同年，Good enough等合成出層狀嵌入化合物L(fēng)iMO2(M=Co，Ni，Mn)，并且發(fā)現(xiàn)其中的鋰離子可逆的脫嵌和嵌入[5]，鈷酸鋰成為鋰離子電池的{dy}正極材料。1990年，日本公司開發(fā)出個商業(yè)化的鋰離子電池[6]，全球開始興起了鋰離子電池研究的熱潮。

　　鋰離子電池工作原理見圖5。電池負(fù)極一般是碳素材料，正極是含鋰的過渡氧化物L(fēng)iCoO2或LiMn2O4，LiFePO4等，電解質(zhì)是鋰鹽的有機溶液或聚合物。充電時，正極中的鋰離子脫離LiCoO2或LiMn2O4晶體，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入碳材料負(fù)極；放電時則相反。用LiCoO2作正極活性物質(zhì)的鋰離子電池反應(yīng)為：

　　放電時：Li1－xCoO2＋LixC6→LiCoO2＋6C；

　　充電時：LiCoO2＋6C→Li1－xCoO2＋LixC6。

　　鋰離子電池具有工作電壓高、重量輕、體積小、無記憶效應(yīng)、自放電率低、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于移動電話、筆記本電腦、PDA等移動終端產(chǎn)品。純電動汽車動力電池的容量決定了車輛的續(xù)航能力，大電流放電能力決定車輛加速能力，因此，高比能量和大功率鋰離子電池成為選的電動汽車電池

　　鋰－亞硫酰氯電池是比能量高的一種，目前可達(dá)到500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的額定電壓是3 6V，以中等電流放電時具有極其平坦的 3 4V放電特性（可在90％容量范圍內(nèi)平坦地放電，保持不大的變化）。

　　電池可以在－40℃～＋85℃范圍內(nèi)工作，但在－40℃時的容量約為常溫容量的 50％。自放電率低（年自放電率≤1％）、儲存壽命長達(dá)10年以上。

　　以1＃（尺寸碼D）鎳鎘電池與1＃鋰－亞硫酰氯電池的比能量作一個比較：1＃鎳鎘電池的額定電壓為1 2V，容量為5000mAh；1＃鋰－亞硫酰氯的額定電壓為3 6V，容量為10000mAh，則后者的比能量比前者大6倍！

　　應(yīng)用注意事項

　　上述兩種鋰電池是一次性電池，不可充電（充電時有危險！）；電池正負(fù)極之間不可短路；不可以過大電流放電（超過大放電電流放電）；電池使用至終止放電電壓時，應(yīng)從電子產(chǎn)品中及時取出；用完的電池不可擠壓、焚燒及拆卸；不可超過規(guī)定溫度范圍使用。由于鋰電池的電壓高于普通電池或鎳鎘電池，使用時不要搞錯以免損壞電路。通過熟悉型號中的CR、ER就可以知道它的種類及額定電壓。在購買新電池時，一定要按原來的型號來買，否則會影響電子產(chǎn)品性能。