教授锂离子电池

教授锂离子电池（精选8篇）

教授锂离子电池 篇1

1.目前市场上主要有那几种电池？ 从体积能量密度、环保性等方面阐述他们的特点。铅酸铵电池：能量密度低，体积较大。含污染环境的重金属铅。镍镉电池：能量密度不高，含有有毒金属元素镉。

镍氢电池：能量密度较高，环保性好，不再使用有毒的镉。锂电池：能量密度较高。绿色环保。

2.锂离子电池的正极材料主要有哪几种？并分析他们的优缺点

钴酸锂优点：工作电压较高，充放电平稳，比能量高，电导性好，工艺简单。钴酸锂缺点：抗过充电性较差，价格昂贵（钴），循环性能有待提高，热稳定性差。

锰酸锂优点：锰资源丰富、安全性高，比较容易制备。

锰酸锂缺点：材料抗溶解性低，深度充放电过程易发生晶格畸变，造成电池容量的迅速衰竭。

三元材料（钴镍锰酸锂）优点：高温稳定性好，抗电解质腐蚀性好。三元材料（钴镍锰酸锂）缺点：充放电时晶格也容易畸变。

磷酸铁锂优点：高稳定性，安全可靠。

磷酸铁锂缺点：导电性一般，电极材料利用率低。

3.碳酸锂在锂电池行业的应用是什么？相关的上市生产企业有那几个？

碳酸锂是正极材料、电解液、金属锂的基础原材料。是锂电最主要的基础材料。

天齐锂业

西藏矿业

中信国安

路翔股份

赣锋锂业

4.从电解液的材料成本来看，电解液的主要核心材料是什么? 国内生产企业有那几个? 从材料成本的角度看，六氟磷酸锂是电解液的核心材料，10 吨电解液需要1-1.25 吨 六氟磷酸锂，但所占电解液总成本却高达60%以上。

2011 年之前，国内只有天津金牛能生产六氟磷酸锂，产能为400 吨/年。上市公司中多氟多已于2011 年初开始试生产，4 月份全面投产，产能达到200 吨/年；九九久5 月底400 吨/年六氟磷酸锂项目也进入试生产阶段，江苏国泰的300 吨/年的项目仍处于中试阶段。

5.国内电动自行车电池主要有哪几种?他们分别占有的市场份额大约是多少？

高达89% 采用铅酸电池，镍氢电池仅8%，锂离子及其它电池仅3%，预估未来将改 以锂离子电池为主。

6.生产、研发动力电池的国内企业主要有那些？

天津力神电池股份有限公司

深圳市芯动力精电电子科技有限公司 苏州星恒电源有限公司

上海恒动汽车电池有限公司

赛恩斯能源科技有限公司

合肥国轩高科动力能源有限公司

深圳市北虎电池科技有限公司

江西省福斯特新能源有限公司

深圳市科普仕能源有限公司

北京中芯优电信息技术有限公司

东莞市翔度电池有限公司

中聚雷天动力电池有限公司、北京中润恒动动力电池有限公司

比亚迪

深圳比克

哈尔滨光宇

7.电池隔膜的主要作用是什么？阐述一下国内电池隔膜的现状。

电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是：隔离正、负级并使电池内的电子不能自由穿过，让电解质液中的离子在正负极之间自由通过。

锂电池成本中，隔膜约占20%，但毛利率却高达70%，是动力锂电池中盈利能力最强电池材料部分。

目前国内隔膜市场80％以上被美、日进口产品占领，国产隔膜主要在中、低端市场使用。我国高品质隔膜尚待突破。目前国内佛塑金辉高科、东莞星源科技、河南新乡格瑞恩、中科来方等厂商已可提供小型锂电池用隔膜，价格只有进口隔膜的1/3~1/2，采货周期也相对短些，但国产隔膜的厚度、强度、孔吸率不能得到整体兼顾，且量产批次均匀性、稳定性较差。国产隔膜正逐步进入中低端市场进口产品替代阶段，同时，少量产品已经进入高端市场。

8.前段时间发生了铅酸铵电池生产企业的污染水源事件（血铅事件）。谈一谈中国目前铅酸铵电池行业的现状，以及未来有哪些投资机会。

全国范围近2000 家铅酸电池企业，由于血铅事件，共有583 家企业被取缔，比例达到30%。此外，还有50%的企业被停产整顿，仅13%的企业能够正常生产。

从中期看，铅酸电池新批产能项目将变得非常困难，主要由于：1）各省市重金属排放实行严格的总量控制；2）铅蓄电池项目审批实行终身问责制；3）铅污染事故仍在蔓延。新建生产线需要1～1.5 年的时间，短期内供需难改善。目前在生产的铅酸电池厂，仍存在环境污染隐患，行业整治仍将持续，市场集中度将持续提高。目前动力电池已经提价近20%，毛利率达到40%以上。

教授锂离子电池 篇2

关键词：矿用电源,安全性,锂离子电池,镍氢电池

煤炭工业的发展和矿山装备技术的进步, 对矿用安全监控系统、应急救援设备、井下运输车等的电源系统要求越来越高, 尤其是安全性能。锂离子电池具有较高的应用电压和较高的比能量, 越来越多地受到各类用户的青睐。笔者从电池的原材料、原理、安全检测性能等多方面对锂离子电池和镍氢电池进行了比较, 认为镍氢电池无论在安全性, 还是可靠性、成本等方面, 在矿山领域明显优于锂离子电池, 锂离子电池目前还不适用于对安全性要求较高的领域。

1 锂离子电池与镍氢电池组成材料比较

锂离子电池和镍氢电池材料组成如表1所示。

由于锂与水反应的化学特性, 锂离子电池采用有机电解液体系, 通常为EC、PC、DMC、DME等易燃的有机溶剂, 所以从本质上说, 锂离子电池是不安全的。而镍氢电池采用水系电解液, 具有良好的阻燃性能。从电池组成材料方面比较, 镍氢电池的安全性要好于锂离子电池。

2 锂离子电池与镍氢电池的反应机理比较

1) 镍氢电池反应机理。镍氢电池在充放电过程中的电化学反应式如下:

M+Niundefined

Ni/MH电池在正常工作条件下的电压为1.2 V左右。在反应过程中, 只有质子在正负极间转移, 不存在水或其他物质的消耗, 可以使电池实现免维护。

2) 锂离子电池反应机理。

无论何种形式的锂离子电池, 其基本工作原理是一样的。该类电池的电化学反应式如下:

undefinedx+δCn

式中:M表示金属离子, X表示阴离子基团。

电池在反应过程中无电解液的消耗, 也无气体等产生, 仅为锂在正负极之间移动, 也可以将其做成完全密封电池。

2种电池反应机理分别为质子或锂离子在正负极之间的移动, 无其他材料的消耗或气体的产生, 从原理来讲, 2种电池均是安全的。

3 电池安全行为分析

3.1 过充电

3.1.1 锂离子电池

锂离子电池过充电期间, 电压迅速升高, 电解质的氧化电位比锂离子完全从正极脱出的电位大约高0.2 V, 锂离子从正极脱出后, 电解质开始氧化 (4.5 V) , 此氧化反应产生明显的热效应, 导致电解液溶剂、电极表面SEI (固体电解质界面) 膜、锰酸锂、钴酸锂等正极物质随之分解。

正极物质的分解反应:

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电解液溶剂DMC的分解反应:

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SEI膜的分解反应:

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嵌入的Li也会和黏合剂PVDF等发生反应, 释放出H2:

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这些反应除产生大量热量外, 还伴随产生大量易燃气体。Takahisa Ohsaki[1]等研究锂离子电池过充电时产气情况, 发现在反复充放电循环过程中生成的气体有CO2、CO、O2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8等。

以LiFePO4为正极材料的锂离子电池具有较好的安全性能。主要是由于LiFePO4在高温条件下的氧保持能力好, 即使在超过500 ℃的高温也不会失氧。但电解液、隔膜等成分没有出现本质变化, 仍然会出现CH4、C2H4等易燃易爆有机气体。

苗冬梅等[2]研究了金属壳体方形大容量电池过充电情况下电池厚度和内阻的变化情况, 结果见表2。

注:“C”为以电池额定容量的倍数来表示的电流值, 下同。

过充电对电池的影响较大, 随着过充电压的增加, 电池遭到破坏的程度加剧。经受过充电的锂离子电池, 不仅电池性能已经受损无法恢复, 而且容易发生安全事故。

对方形30 Ah磷酸铁锂电池的过充电试验表明, 充电至电压5 V以上, 电池安全阀开启, 电解液泄漏, 电池性能无法恢复。但没有出现燃烧、爆炸等现象。

3.1.2 镍氢电池

镍氢电池在过充电过程中, 由于正极电位与析氧电位接近, 在充电末期, 电池中会产生O2:

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为了实现对电池的密封, 电池内部产生的气体必须在其内部被消耗掉, 否则内压过高, 气体不断释放出来, 不仅影响电池寿命, 还会产生危险。而对于电池的正负极特性来说, 负极吸收O2较容易:

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同时, 在电池设计过程中, 正负极容量比一般为1∶ (1.5~1.6) , 负极上有40%~50%的充电储备容量, 充电末期正极析出的O2在负极上消耗, 重新生成贮氢合金, 使负极始终处于未充满状态, 避免了H2的产生。

正因为过充电过程中存在O2产生和复合的副反应, 使得镍氢电池的耐过充电能力较强。常规圆柱电池的耐过充电检测为0.05C连续充电28 d而电池无损伤[3];方形60 Ah镍氢电池以0.1C电流恒流过充电100%, 电池无异常现象, 仍能放出额定容量的100%, 并不影响电池的继续使用。

3.2 过放电

3.2.1 锂离子电池

在电池化成过程中, 锂离子电池的正负极表面形成了一层保护膜 (SEI膜) , 主要组成物质为含锂的有机化合物 (CH2OCO2Li) 2, SEI膜防止电解液与负极中的嵌入锂直接接触而发生反应, 对负极进行有效保护。

过放电时, SEI膜会分解, 产生大量热量。SEI分解后一方面电解液与负极表面再次反应重新生成SEI膜, 其分解和生成均产生大量热, 使电池内部温度升高;另一方面电解液还会与负极嵌入的锂进行反应, 产生热并释放易燃气体。热量的积聚产生高温, 引起相关材料分解, 产生安全隐患[4]。

同时, 锂离子电池负极基体 (铜箔) 在电池过放电至1~2 V时, 将开始溶解, 并在正极上析出, 在正极表面容易形成铜枝晶, 造成电池内部短路。

30 Ah方形磷酸铁锂电池进行强制放电试验, 15 A电流放电至0 V, 电池无异常现象, 电池再次进行充放电, 容量衰减5%~10%。放电至0 V后继续强制放电, 过放电容量超过8%后, 电池温度升高, 出现安全阀开启、电解液泄漏等现象, 电池完全失效。

3.2.2 镍氢电池

镍氢电池的设计中, 负极有约15%~20%的过放电储备, 使负极不会出现严重过放电现象。过放电时正极中的CoOOH导电网络被破坏, 使电池内阻升高, 影响电池的功率。再继续放电, 当电压放至-0.6~-0.3 V时, 正极析出H2, 但此H2会被负极所吸收, 不会有气体逸出。

正极:H2O+e-→ 0.5H2+OH-

负极:2M+H2→2MH

负极始终有部分容量维持放电, 同时吸收H2对放出的H进行补充, 不会出现过放电析氧而被破坏。所以, 即使电池过放电到-1 V左右, 电池也不会出现大的损坏, 仍可继续充放电使用。

对方形60 Ah镍氢电池进行强制过放电试验, 30 A放电至0 V后, 继续放电30 min, 电池有温度升高现象, 停止放电, 再按常规容量检测方法进行测试, 电池仍能放出额定容量的95%以上。

3.3 热箱测试

3.3.1 锂离子电池

在温度高的情况下, 锂离子电池正负极表面SEI膜、正负极物质、电解液等会发生分解或相互反应, 产生气体及大量热量, 电池出现自加热现象, 温度升高到一定程度, 出现热失控, 电池有可能爆炸。

超过60 ℃搁置, 正极就会有各类有机气体产生;超过120 ℃搁置, 负极开始产生大量气体, 同时电池温升明显;超过150 ℃搁置, 有电池开始出现爆炸现象[5]。

3.3.2 镍氢电池

充满电的镍氢电池高温搁置, 正极活性物质NiOOH会部分分解产生O2, 但由于充电态负极具有良好的吸收O2的能力, 很快会被复合掉。同时, 镍氢电池采用水溶液电解液, 电解质为稳定性良好的KOH等, 在高温情况下不会分解。

热箱试验表明, 在150 ℃搁置, 镍氢电池没有自加热 (温度自行上升) 情况发生, 转常温充放电, 电池性能未受影响。

方形30 Ah锂离子 (磷酸铁锂) 电池与60 Ah镍氢电池在不同温度下搁置的对比分析见表3。

3.4 循环寿命对电池安全性能的影响

新电池和使用一段时间的电池安全性有着较大差别。目前报道的锂离子电池安全性通过各项检测, 通常采用的是对新电池进行检测。随着充放电循环次数的增加, 电极表面状态、材料微观结构等逐渐发生变化, 导致电池的安全性下降。循环300次后的锂离子电池 (三元材料体系) [6]、镍氢电池进行短路、热箱、针刺、挤压、冲击等的测试结果见表4。

循环后的电池安全性变差, 循环300次后的锂离子电池短路和热箱试验, 电池均出现失效。在实际应用中, 不同寿命期内对电池的安全性测试和评价更为重要。这也是屡有报道的锂离子电池组在应用过程中出现燃烧、爆炸的主要原因。

从过充电、过放电、高温搁置等安全性能考虑, 镍氢电池的安全性要明显好于锂离子电池。

4 锂离子电池安全性未能解决的问题

4.1 有机电解液

目前的锂离子电池技术, 未改变其有机电解液的本质, 消除不了有机电解液易燃、易爆、高温易分解的缺点, 无法从根本上解决其安全性问题。在电解液中有针对性加入一些添加剂, 如提高正负极SEI膜稳定性的Cl-EC、VC等, 控制水和酸含量的碳化二亚胺, 过充电保护的二茂铁等添加剂, 以及一些阻燃添加剂等, 可以相对提高电池的安全性能, 但会对电池的其他电性能造成一些不利影响。

4.2 大容量电池生产工艺的不成熟

与镍氢电池相比, 锂离子电池生产工艺、生产环境需要更为严格的控制。如生产过程中, 必须严格控制水、乙醇等质子性化合物及金属杂质离子, 否则容易使电池性能恶化及安全性变差[7]。同时, 一些电极材料如磷酸铁锂, 不同批次产品之间的性能还存在较大差别, 造成电池批量一致性较差, 影响大型应用产品的使用性能。目前大容量锂离子电池的生产合格率较低, 生产成本较高。

4.3 锂离子电池管理成本高

锂离子电池在成组应用中, 必须监测并保护到每只电池。同时, 在电池充电或放电过程中, 出现一致性差异, 不能依靠电池自身的充放电循环调节来改善, 需要增加均衡电路, 避免电池一致性差而影响使用。这不仅使电池的管理成本较高, 并且由于管理电路的复杂性使电池组可靠性降低。

镍氢电池由于具有良好的耐过充电和过放电性能, 电池出现一致性差异可以通过充电过程中的副反应来进行调节, 不需要增加均衡电路, 通常只检测模块的电压和温度, 管理成本相对较低。

4.4 内部短路/微短路的问题

所有的外电路保护措施都只是从外部来解决电池已经出现故障后的处理措施, 无法解决电池内部出现的安全性问题。电池内部短路、微短路等是电池常出现的故障, 是引发安全事故的主要原因, 只有依靠电池自身的安全性能来保证。

5 结语

锂离子电池虽然消除或减少了异常情况下H2的析出, 但带来了其他更多、更为危险的易燃、易爆有机气体, 并且由于产生气体的复杂性, 较难采取有效的方法消除。安全性试验表明, 镍氢电池在安全性、可靠性、成本等方面, 在矿山领域明显优于锂离子电池, 锂离子电池目前的发展状况还不适用于对安全性要求较高的矿山领域。

参考文献

[1]Takahisa Ohsaki, Takashi Kishi, Takashi Kuboki, et al.Overcharge reaction of lithium-ion batteries[J].J.PowerSources, 2005, 146:97-100.

[2]苗冬梅, 程新群, 孙长亮, 等.过充对电动自行车用锂离子电池安全性能的影响[J].电池, 2009, 39 (2) :77-79.

[3]GB/T 22084.2—2008, 含碱性或其他非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组—便携式密封单体蓄电池第2部分:金属氢化物镍电池[S].

[4]余仲宝, 胡俊伟, 初旭光, 等.过放电对MCMB-LiCoO2电池性能影响[J].电池工业, 2006, 11 (4) :223-226.

[5]朱亚薇.锂离子电池过充电安全性能研究[D].厦门:厦门大学, 2006.

[6]滕彦梅, 苗冬梅.锂离子电池循环性与安全性的相关分析[J].电源技术, 2009, 33 (1) :58-60.

纳米线阳极锂离子电池 篇3

一家总部设在加州门洛帕克市的新创公司计划出售一种用于锂离子电池的新型阳极。这家叫安普雷斯(Ampfius)的公司声称，使用这种阳极，无需再充电也能让电动车走得更远、让移动装置用得更久。该公司的锂离子阳极由硅纳米线制备，这种硅纳米线比制造传统锂离子电池阳极的石墨材料的电负荷能力高10倍。据安普雷斯公司所称，用了他们的新阳极电池，电动车能从充一次电走200英里，提高到380英里；手提电脑可从充一次电工作4小时，延长到7小时。

当其他高端电池公司瞄准保证快速充电及饱满加速度的电池电源时，安普雷斯公司则在尝试提高电池的能量密度来延长能耗时间。电池的总能存储越高，它给汽车或电话供电时间就越长。由于车辆制造商把目光转向了电动车，而象iPhone手机那样的移动装置运行着能量更密集的应用程序，所以电池的能量密度以及由此而来的一次充电能提供的能耗时间，就成了一个更为迫切的问题。

锂离子电池充电时，锂离子就从阴极移向阳极，与此同时，电子通过一个外部电路流入；放电时该过程逆转。作为阳极材料，较之目前采用的石墨，硅可接纳更多的锂，从而更有潜力。确实，理论上硅的最高能量密度是石墨的十倍。但是，硅却易碎，易膨胀爆裂，哪怕只用了一个充电周期。

然而，硅纳米线制备的电池阳极就能反复不断地循环而不受损害。2009年秋季，安普雷斯公司创立者、史丹福大学材料科学与工程系助理教授崔屹(Yi Cui)演示了纳米结构的硅阳极如何达到硅充电存储容量的理论值而未有碎裂。长而薄的纳米线垫柔软易弯曲，这就使电池充放电时得到松驰。而纳米线集会形成相当大的表面面积，这意味着与锂相互作用的位置更多了。

安普雷斯公司的商业发展主管瑞安·科登斯忒特(RyanKottenstette)说，公司大大改进了纳米线的生长工序，以使其与大批量生产相匹配。纳米线从一个涂有催化剂的金属基体气化而来。公司并没有透露制作阳极的细节，但表示了制作过程使用了导电性更强的金属基体和更便宜的催化剂。崔屹说：“这个阳极可以在低物质成本的金属箔上大规模高速度地生成。

目前，安普雷斯公司正在跟车辆、电子器件制造商相沟通，以备三月份筹措其第一轮风险投资基金。公司希望，明年夏季能募集到更多资金，来组建一条试验生产线。

教授锂离子电池 篇4

2013年，我国锂离子电池行业（包括锂离子电池、设备、材料）规模持续扩大，全球市场份额稳步提升,全行业销售收入超过860亿元。

一、产业规模持续扩大

2013年，我国锂离子电池总产量达337亿瓦时，同比增长14％；销售收入超过650亿元，同比增长5%。其中，智能手机、平板电脑等移动智能终端市场大幅增长，带动消费型锂离子电池市场稳步上升，销售收入同比增长15%；动力型锂离子电池市场增长30%，销售收入达40亿元。

二、全球市场份额稳步提升

全球锂离子电池市场份额方面仍然呈现中、韩、日三分天下的局面，我国锂离子电池产品占全球市场份额比例从2012年的26.9％上升至2013年的30％，韩国、日本分别占42.9％和26.9％。

三、关键材料国产化进程加快

锂离子电池4大关键材料国产化水平不断提高。2013年，我国锂离子电池正极材料产量4.5万吨，同比增长25%；负极材料产量3.5万吨，同比增长20%；电解液产量2.9万吨，同比增长20%；隔膜产量2.65亿平方米。

四、生产设备市场形势向好

下游市场增长带动、地方政府支持增大以及电动汽车应用提速等因素，激发锂离子电池生产企业投资扩产，带动锂离子电池生产设备需求增长。2013年，锂离子电池设备销售收入达40亿元，同比增长超过30%。

五、储能市场开拓初见成效

教授锂离子电池 篇5

1.1 理想的车用锂离子电池正负极材料要求

电池材料的物理结构和化学组成决定了它的性能,理想的车用锂离子电池材料应具备以下特征:(1)具有层状或隧道的晶体结构,以利于锂离子的嵌入和脱出,以保证锂离子电池的循环寿命;(2)充放电过程中,应有尽可能多的锂离子嵌入和脱出,使电极具有较高的电化学容量;(3)在锂离子进行嵌脱时,电池有较平稳的充放电电压;(4)锂离子应有较大的扩散系数,以减少极化造成的能量损耗,保证电池有较好的快充放电性能;(5)材料应价格便宜,对环境无污染,质量轻,可回收。1.2 车用锂离子电池正极材料

目前锂离子电池正极材料主要有:锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等,负极材料主要有石墨、钛酸锂等。不同锂离子电池正极材料性能比较见表1。

从整车安全和电池成本考虑,磷酸铁锂是最有可能在汽车用动力电池上应用的锂电池正极材料,其优点有:(1)安全性好:稳定,即使在过充电情况下也不会产生游离氧,不和电解液反应;可以放电到0 V,电池无大的损伤;与有机电解液反应活性低;热力学稳定状态, 400 ℃以下无变化。

(2)稳定性高:充放电过程中,晶体结构不会发生变化;三维结构, L i +二维移动,利于锂的嵌入;充电电压低,电解液更稳定,电池副反应少;循环寿命长。

(3)环保:整个生产过程清洁无毒,所有原料都无毒。

(4)价格便宜:磷酸盐采用磷酸源和锂源以及铁源为材料,价格便宜。但磷酸铁锂材料也存在以下缺点:(1)导电性差:磷酸铁锂不能得到大范围应用的主要问题,需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳材料或导电金属微粒,或颗粒表面包覆导电碳材料,提高材料的电子电导率。

(2)振实密度较低:一般只能达到1.3～1.5,该缺点决定了在小型电池如手机电池等没有优势,主要用来制作动力电池。

(3)电压平台低:一般为3.2 V。

目前锂铁电池正极生产技术有以下三种:(1)在粉体颗粒表面以碳元素涂布;(2)用金属氧化物包覆颗粒;(3)采用纳米制程技术细化材料颗粒,使之微粒化。车用锂离子电池系统

车用锂离子电池系统一般由电芯及电池组、电池管理系统(BMS)、高压电安全系统(直流接触器、熔断器、预充电电阻)、冷却系统和检测单元(电流传感器、电压传感器和温度传感器)等组成,如图1所示。

2.1 电芯及电池组

一个典型的锂离子电芯主要包括正极片、负极片、正负极集流体、隔膜纸、外壳及密封圈、盖板等,常用电芯形状主要有圆柱形和方形。

为了满足整个电池系统的电压、能量和功率要求,电池组一般是由若干个电芯按照串联或并联的方式组合起来,每个电芯之间由导线连接,同时,为了对电芯的温度、电流、电压、荷电状态(SOC)等信息进行实时监测,又可以把电池组分成若干个模块,各电芯和模块之间以一定方式科学合理组合,保证整个电池组的电性能、热平衡和散热要求。2.2 电池管理系统BMS 电池管理系统(BMS)用来监控和保护电池的运行状态,应该能精确检测电池的参数,包括:单体电压、模块电压、电流、温度。利用电池模块和电池系统的信息计算并报告荷电状态SOC,寿命状态SOH(State Of Health),当前可用充放电功率,并执行对接触器的控制。BMS系统由BMU(Battery Module Unit,又名CECU, Center Electronic Controller Unit), CSC(Cell Supervising Circuit,又名LECU, Local Electronic Control Unit)、接触器、预充电电阻、保险丝、电压传感器温度传感器,以及电流传感器等模块组成。图2显示了电池及其管理系统与外部连接的典型例子。

在BMS中, CSC主要功能有:(1)单体/模块电压采集:一个模块由若干个电池单体串并联组成,并由一个CSC监控,每个CSC采集模块内各个单体的电压和整个模块的电压;(2)模块内平衡: CSC根据判断模块内各个单体的电压,通常是通过电阻放电的形式,消除模块间容量的差异;(3)电池模块温度检测: CSC测量若干点模块内电池的温度;(4)CAN通信: CSC将采集到的数据上传给BMU。BMU主要功能有:(1)系统电压测量: BMU采集整个系统的总电压;(2)电流测量: BMU采集整个系统的电流,通常通过分流器(shunt)或者霍尔器件(Hall);(3)绝缘检测: BMU 测量电池组对车身地(vehicle chassis)之间的绝缘电阻,可通过三电压法等方式;(4)SOC预测功能:在实时充放电过程中,能在线监测电池组容量,能随时给出电池组整个系统的剩余容量百分比;(5)SOH预测功能:根据实际的运行累积状况,给出蓄电池组的当前容量,内阻,循环寿命,日历寿命等;(6)可充放电功率计算: BMU通过不同SOC,温度来计算当前整车可以放电和充电的功率;(7)故障保护:过电流、过压、欠压、过温、单体间电压/温度不平衡。在以上故障出现时, BMU通知给VMS整车管理系统,请求降功率运行或关断充放电回路;(8)预充电: BMU在闭合高压接触器时,先对高压母线预充电;(9)模块间平衡: BMU通过命令控制CSC,来补偿不同模块间的容量差异;(10)热管理: BMU通过电池温度,实现对散热装置的控制(如风冷,控制风扇的转速);(11)通讯功能: BMU采用CAN总线的方式分别与子系统模块、VMS整车管理系统及充电器进行通讯;(12)充电器控制: BMU控制充电器的输出,并监测整个充电过程。

2.3 电池安全及高压电 2.3.1 电池安全

对于车用锂离子电池,国标和美国先进电池协会(USABC)有严格的滥用性能测试要求及测试项目。滥用测试性能等级要求从1到7级,当等级大于2级,电池即遭到了不可修复的损坏。滥用测试项目分为3大类,包括机械、热和电滥用总共16个项目。每个量产的电池产品都必须完成以上滥用测试。

如果车用锂离子电池系统使用不当,如过充、过放、过热、碰撞等条件下可能产生以下安全隐患:(1)内部短路,应用钴酸锂的锂电池在过充时(甚至正常充放电时),锂离子在负极堆积形成枝晶,刺穿隔膜,形成内部短路;(2)产生大电流,包括外部短路时,电池瞬间大电流放电,产生巨大热量,内部短路,隔膜穿透,温度上升,短路扩大,形成恶性循环;(3)气体排放,如有机电解液在大电流,高温条件下电解,产生气体,导致内压升高,严重时冲破壳体;(4)燃烧,金属锂在壳体破裂时与空气接触,导致燃烧,同时引燃电解质发生爆炸。如图3所示。

因此在设计车用锂离子动力电池系统时,应从电池材料(包括正负极材料、隔膜、电解液)、电芯的设计和制造(包括电池结构、安全设计、均一性)、电池系统的安全功能(包括电池管理系统、热管理系统、高压安全、外壳等)、整车安全功能等不同层面进行研究和分析,确保其在车上的安全使用。2.3.2 高压互锁回路HVL 车用锂离子电池系统设计时,电池管理系统要提供一个手动开关,手动开关内部集成主回路的保险丝及主回路的高压互锁电路。当手动开关从电池系统中拔出,此时要保证电池系统的输出端没有任何潜在的危险电压。电池管理系统同时要为充电器提供另一个高压互锁电路。电池管理系统要实时监控高压动力母线以及充电器的高压互锁电路,电池管理系统提供高压互锁电路的输出源,同时在CAN网络上给出当前的高压互锁电路的监控信息。所有的高压部件都应提供高压互锁的连接装置,这些高压互锁连接装置通过串行方式进行连接。2.3.3 绝缘电阻测量

电池管理系统要实时测量高压动力母线正负极和车身的绝缘电阻状态,并通过CAN总线上报当前的绝缘电阻值。如果当前测量的绝缘电阻值小于设定值,如对于最高电压400V左右的系统,绝缘电阻为400 KΩ时,电池管理系统要给出报警信号,如果当前测量的绝缘电阻值小于设定值,如200 KΩ,电池管理系统要给出危险信号并切断所有的主接触器。2.3.4 碰撞安全

车辆在行使过程中,碰撞是不可避免的。出于安全考虑,电池系统主回路上必须安装碰撞开关,且要求车用锂离子电池管理系统的正极、负极主接触器及预充电接触器的电源由碰撞开关提供。同时,电池管理系统需要控制正极、负极主接触器及预充电接触器的电源负极。

当碰撞开关断开后,正极、负极主接触器及预充电接触器的电源会被切断。2.4 电池热管理系统

根据不同的油电混合程度以及纯电动续驶里程,车用锂离子电池系统无论是功率、能量还是体积、重量都有所不同。当车辆在不同运行工况下,电池系统由于其自身有一定的内阻,在输出功率、电能的同时产生一定的热量,使电池温度升高,当电池温度超出其正常工作温度区间时,必须限功率工作,否则会影响电池的寿命。为了保证电池系统的电性能和寿命,车用锂电池系统都必须具有热管理系统。在设计电池热管理系统时,一般的要求有:(1)电池满功率工作的温度区间定义,电池降功率工作区间定义;(2)电池低温启动性能要求;(3)电池隔热功能;(4)电池主动制冷和主动制热功能;(5)制冷和制热方案,如风冷或液冷。

风冷方案设计主要考虑电池系统结构的设计,风道,风扇的位置及功率的选择,风扇的控制策略等。液冷方案设计主要考虑冷却管道,流场,进出口冷却剂的流量、温度、压降。水泵及整车空调压缩机的控制策略等。

2.5 电池系统外形设计及布置

根据汽车制造企业的要求进行设计,因不同的车型和可用空间大小要求而设计,形状可适当灵活设计,一般做成一个整体比较好,有利于电池的热管理,降低成本,提高电池的热均衡性,提高电池的寿命。对于乘用车,一般放置位置在车身底盘、车后座椅及后备箱之间或备胎空间里。车用锂离子电池系统主要国内外供应商

国外主要的车用锂离子电池供应商及主推体系、合作企业相关信息见表2。

从发展趋势看,大型动力锂离子电池企业与大型汽车公司合作开发车用动力电池系统已成为潮流。强强联手一方面将加强动力电池开发的资本实力,保障了产业化所需要的资金,另一方面加快了汽车与动力电池的接口融合,将加速其产业化。锂离子电池系统存在的技术难题和解决措施

锂离子电池是未来车用动力电池的首选技术。但锂离子电池仍然处于实验、限量生产水平,短期应用还存在风险, 锂离子电池应用到混合动力车上面临的主要挑战是产量和可靠性,包括寿命和潜在安全问题,从而导致电池生产商和汽车制造商同时面临很大的经济风险,很多化学和电池机构正在进行该项研究。如图4所示,对于混合动力车,使用寿命、工作温度范围和价格还有很大挑战,但在延长使用寿命方面已经取得了显著进展并仍在继续。

对于电动车用电池, 使用寿命、工作温度范围和价格仍然有很大的挑战,另外能量密度和比能量也存在挑战,如图5所示。为了达到能量需求目标,在先进的电极方面必须有大的发展和突破。

另外,包括锂离子电池系统的高压安全、电池材料的回收、电池充电技术等也还面临着很大的挑战。展望

目前全球电动车电池技术发展有两大方向:一是从现有的二次电池加以改良,另一则是开发新的燃料电池。目前车用动力电池多数仍停留在价格相对便宜的铅酸电池等传统产品上,但随着技术突破和生产成本有效控制,锂电池质轻、续航里程长以及高能量密度和输出功率的优势逐渐浮现,长期来看将成为发展主流,整车厂与锂离子电池生产厂商合作共同开发电池系统是必然趋势。

但在锂离子电池系统本身存在的价格、寿命、安全等主要问题解决之前,其在新能源汽车上的大规模应用还需要2～5年。

锂电池现状：低端饱和高端不足

到2014年，全球汽车用锂电池市场的规模将上升至248亿美元，比2008年增长215倍。目前70%的锂离子电池应用于手机和笔记本电脑，随着混合动力车和电动汽车的普及，全球新能源汽车市场有望急速扩大，各国也开始加入到这场事关本国未来新能源汽车发展的“锂电大战”之中。目前世界上在新能源车技术上走在前列的是日本、德国以及美国。中国锂电池厂家虽然数量并不比国外逊色，但是真正能生产出高品质锂电池的企业并不多。

去年，上汽集团考察了全国的锂电池厂，最后下定决心和美国A123公司合作，原因就是在国内几乎没有能够满足汽车需求的电池。中国锂电池厂的规模并不小，例如，在锂电池技术领域，比亚迪、力神集团、深圳比克电池等企业，都置身于锂电池的深度研发。在新能源汽车领域，无论是上游还是中游和下游，国内已经涌现出一大批勇敢的“试水者”。其中，比亚迪、奇瑞、长安已经开始进入新能源汽车的产业化阶段，中游和上游企业如宁波杉杉、浙江万向、科力远（600478）和中信国（000839）、西部矿业（601168）等，也在加快步伐改进原材料的生产工艺水平，以提升质量，增加产能。但是，之所以还是会出现上汽事件，“那是因为中国的锂电池厂家基本上都是在低端电池上下工夫，真正迈入高端科技的厂家很少。”恒正科技苏州公司董事长董明如是说。究其原因在于，手机、笔记本用锂电池技术简单，而车用锂电池则是一项复杂的工艺。没有高额投资和先进的技术力量，成功研发车用锂电池很难。

目前业内的主流观点认为，新能源汽车将沿着 “镍氢-锂电-燃料电池”产业化路径发展。因此，无论如何，锂电池都是必须经历的阶段。而中国现在的最大症结，董明认为是低水平重复建设。

1、一般来说，满足汽车需要的锂电池，成品率应该在60%以上，成品率能够达到80%的，就可以盈利，如果能达到90%的成品率，则可以实现40%的毛利。而国内如今的平均水平也只能达到60%的成品率，一旦新能源汽车大量生产，中国目前的锂电池市场是无法满足需求的。说到这里就不难理解，为什么明明未能满足需求的车用锂电池，却被专家称产能过剩。

2、国内现在做得较好的电池企业，当属比亚迪，它是目前国内唯一掌握车用磷酸铁锂电池组规模化生产技术的企业，该技术在世界上也处于领先地位，比亚迪纯电动车E6和混合动力车F3DM已正式推出搭载其自主研发的锂动力电池。但是，除了比亚迪、风帆股份（600482）这样少数的几家资金雄厚的企业外，如前所述，大多数的企业还都在低端领域徘徊，因此，中国的锂电池市场就变成了低端产能过剩，高端供不应求。

3、考察一个锂电池厂是否具备良好条件，除了资金实力之外，技术水平很重要。而考察技术水平一个重要的标准是，电池的材料和设备是厂家提标准还是供应商提标准。中国目前的市场现状是，基本上都是供应商在提标准，因此厂家很被动，不能实现真正意义上的独立研发、创新。

4、一般而言，要想成功投资一家锂电池生产厂，高端的至少需要三五个亿，如今，中国是三五百万就起家了，很多人都想着等赚钱了再投资扩大规模。实际上，三五百万起家和三五个亿起家相差很远。人员、装备、技术、环境的差别，导致了中国的锂电池成品率低。日本之所以走在锂电池生产的前沿，是因为日本的设备后期维护人员都会参与到设备研发的环节，对设备的构造和应用了如指掌，而中国设备基本上都是依靠进口，就导致了后期管理的不完善，对设备的利用和保养不到位，使得电池的成品率也无法跟上，更别谈高端生产品牌竞争力，在中国目前这样的大环境下，后期成长较难。

5、除了资金和技术因素之外，对市场的了解和把握也决定着投资者投资的成败。比方说，原材料的购买，市场的需求能力等。十年前，美国、德国和日本就已经完成了锂电池革命，目前世界领先的技术都在这几个国家。如今他们想要转战中国市场，因此引来中国市场的热捧，对此，经济学家郎咸平一度称，这是一场阴谋。高污染的事都让中国做了，发达国家直接享受干净的电池，实际上是对中国资源的掠夺和环境的伤害

6、锂电池核心材料依赖进口也是中国企业面临的一个问题。目前锂电池的核心材料隔膜和电解质里的盐，中国都是依赖进口，这样的话，和国外相比，一是成本较高，二是如果出现断货，中国市场的大量生产就要受到影响。因此解决好这个问题，企业才能进一步生产。

7、另外就是资源，生产一台电动汽车，需要200斤左右的锂电池，需要耗费大约60公斤的磷酸铁锂，假设年产100万辆电动汽车，那么就需要6万吨磷酸铁锂，但是目前全球可查的磷酸铁锂产能是1500吨，因此缺口很大，让人们对未来不免有些担忧。正因如此，所以磷酸铁锂的利润很高，高达70%。

中国目前的锂电池生产主要集中在京津地区、山东、江西、深圳，去年最热的山东地区，如今也平静很多。董明称，只有投资，没有产出，让山东的投资看起来并不美丽。如今最热的江西地区也是，江西的优势在于有锂矿，但是如果管理、技术跟不上，锂电池产业园也无法让人乐观。

教授锂离子电池 篇6

锂离子电池电极材料固体核磁共振研究进展

对于研究材料的结构变化和考察原子所处的化学环境 ,固体核磁共振技术是一种有效的手段.通过6Li和7Li核磁共振谱的变化,可以清楚地了解锂离子电池电极材料中 Li与邻近金属或碳原子的配位情况及在充放电过程中对应于锂离子嵌/脱过程中材料的结构变化,对于研究电极材料的电化学性能有重要的`意义.本文综述了固体NMR技术在研究锂离子电池电极材料的结构及嵌锂机理方面的一些进展.

作 者：张忠如 杨勇 刘汉三  作者单位：厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室,厦门,361005 刊 名：化学进展  ISTIC SCI PKU英文刊名：PROGRESS IN CHEMISTRY 年，卷(期)：2003 15(1) 分类号：O646.5 O482.5 关键词：锂离子电池   电极材料   固体NMR  

锂离子电池的研究概况 篇7

高能量密度的锂离子电池, 安全性能好, 低污染;随着技术的发展, 锂离子电池在电动汽车和自行车领域、航天、军事等领域之中的应用越来越广泛。锂离子电池都具有非常好的发展前景。对锂离子电池的研究, 了解锂离子电池的研究概况, 通过技术创新, 进一步降低原材料成本, 提高电池循环性能及稳定性, 为以后锂离子电池的发展打下基础至关重要。

1 锂离子电池的研究概况

1.1 正极材料的发展趋势

锂离子电池由于其采用的正极材料的不同, 会使其能量密度, 温度特点以及比功率特点, 以及安全性能有很大的不同, 已经市场化锂离子电池正极材料一般采用Li Co O2、Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2和Li Fe PO4这四种。钴酸锂是市场最早的锂离子电池正极材料, 具有其它材料所没有的许多优点, 其比能量高, 充放电电压相对稳定、循环使用性能也相对于其他大多数材料较好, 所以用其作为正极材料的锂离子电池在第一代产品中就已经相对广范。但用其生产的锂离子电池的不能承受较长时间的充电过程, 所以其使用安全性能是其缺点, 另外, 由于其造价昂贵在需要大容量锂电池的车用锂电池上很难推广使用。Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2, 它是可逆比容量最高可以达到160m Ah/g的三元类材料, 能够和电解液很好相容, 循环性能也较第一种材料有很大发展的正极材料, 其在手机电池中已经有了很长足的发展。研究表明可改变Ni、Co、Mn三种元素的比例产生多种不同的性能正极材料, 满足不同类型产品的需求。Lix Mn2O4是一个低成本的材料, 其热稳定性和抗电超过Li COO2Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2, 3D隧道结构由于其优越的嵌入和脱嵌Li+的性能, 使它在制造高功率动力电池方面被广泛的应用。但是, 其相对较低的比容量, 以及相对较差的循环性能, 对它的发展形成很大的限制。第四种:Li Fe PO4。对于近几年来应用相对广泛的这种材料来说, 其作为一种磷酸盐聚阴离子化合物, 无论是在安全性能, 还是在耐高温性能, 循环性能方面, 它都具有很出色的表现, 在动力电池还是在大功率的车载电池方面有很好的应用潜力。它存在主要缺点是电压平台和电导率低、低温的放电性和倍率放电差。综合考虑Li Fe PO4一定是有较好发展前景的正极材料。

1.2 负极材料的发展趋势

在当前, 许多学者主要是将碳材料、合金材料钛酸锂及过渡金属氧化物等作为对立离子电池负极材料的主要研究方向。在这许多的研究当中, 碳材料是最早被研究并作为锂离子电池负极材料成功运用到锂离子电池生产的材料。负极材料根据其结构特点的不同, 一般可以分为三种:石墨、软碳、硬碳。其中易于石墨化的叫做软碳, 难以石墨化的叫做硬碳。由于相似的结晶性能, 在作为锂离子电池的负极材料时, 软碳和石墨都会比硬碳更容易充电, 安全性能也就更好。石墨类材料的技术相对成熟常用来作为锂电池负极材料, 主要有天然石墨及其改性材料、中间相炭微球和石油焦类人造石墨等, 其中中间相炭微球由于其球形的层结构使它的比容电量, 安全性, 放电效能和循环寿命等很多方面有很大的优势, 但它的成本较高。硬碳材料首效低, 压实密度低, 工艺不成熟等缺点, 使其至今还没有能够实现大规模的商品化, 然而国内在这一领域的研究还处在试验阶段之中。锡基复合氧化物、碳硅复合材料和钛酸锂等也是当前许多学者所比较热衷的研究负极材料。钛酸锂的循环寿命十分长的优点, 使其在作为锂动力电池负极材料的时候, 具有非常大的优势, 同时由于钛酸锂的体积变化也非常小, 它也通常被称为零应变材料。在作为负极材料时, 在钛酸锂和电解液间的分界面上不会出现SEI膜, 并且它的内阻也不变大, 所以它的安全性能非常高, 另外, 它的电压平台在1.5V左右的电压平台, 也不会导致金属锂的析出。具有非常稳定的电压的平台, 使其在作为锂离子电池的负极材料时, 具有很好的耐过充性能和耐过放性能。然而, 钛酸锂电极电位较高、压实密度和重量比能量较低带来的导电性和大倍率性能差, 使钛酸锂在广泛的市场化前很难被广泛的应用。

1.3 电解质的研究概况

目前, 电解液的溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯五类。目前, 大多都是使用六氟磷酸锂电池电解质盐, 混合溶剂, 碳酸乙烯酯和脂肪族碳酸酯作为电解质。然而, 对于和其他的电介质材料相比较而言, Li PF6的热稳定性和化学稳定性非常差, 但是其负面影响不可以因为如何提高存储能力, 进一步降低对于电池的安全性能, 循环性能的忽视。因此, 在研究其电解质的同时, 对于新型电解质锂盐、功能添加剂的作用也需要做一个更加深入的了解, 二草酸硼锂的使用已经受到了越来越多的关注。用这种盐反充电和SEI膜的电解液的阻燃效果是非常稳定。Li Mn2O4在Li BOB中的分解热一般能够到达60J/g, 但是Li Fe PO4的却更低, 只有6~8J/g, 它们的这些优点, 可以极大的提升动力电池的安全性。所以, 把Li BOB与Li PF6混合使用, 就可以更好的发挥动力电池的高温循环性能, 同时对于动力电池的的安全性能也会有极大地提高。

2 锂离子电池的测试方法

锂离子电池的检测需要通过恒流充电、恒压充电、充放电间隔、放电和周期间隔五个歩奏的检测。锂离子电池大量的检测时所选用的分选系统一般包括以下几种方法:使用三级计算机测控模式、模块化结构, 这种电池分选系统具备恒流恒压充电、分段放电、自动报警等功能, 可以同时检测分选数节电池。化为系统的特性分选功能和其他相比具有很特别的功能, 对于挑选出来的锂离子电池, 可以直接用来制作组和电池, 不需要再经过其他的检测过程, 成品率基本接近100%, 这样检测过后对于保证产品质量, 和节省人力物力会有很大的帮助。

3 锂离子电池的应用前景

锂离子电池的研发制造技术不断完善, 使满足各种需求的锂离子电池迅速出现, 使与之相关的的一大批产业也有了长足的突破, 它使电话、手机、电脑、照相机、电动汽车和其他小型便携式的电动器械都有了很大的发展。锂离子电池技术的快速发展也得益于电动车的发展迅速其技术的逐渐成熟。特别是在便携式用电器具方面所带来的快速增长, 为锂离子电池的应用奠定了广阔的前景。另外最近几年研发出来的“超级”锂离子电池, 即快速充电电池, 对一般的手机电池的充电只需要20秒的时间。这种“超级”锂离子电池会使其应用更加方便快捷。

在电动汽车方面, 现在使用最多的电源仍然是铅酸蓄电池, 铅酸蓄电池能量密度低, 充电速度慢和寿命短, 随着环保方面的要求増高, 逐渐地会被其他的蓄电池所代替。锂离子电池由于其体积小、重量轻、能量大, 被人们当做将来最有潜力发展作为电动汽车的能源。大型的锂离子蓄电池开始应用于纯电动汽车和混合动力车。同时在水力、火力、风力及太阳能电站、军事装备, 航空航天等领域也发挥了越来越大作用, 邮电通讯的持续供电电源。但是, 锂离子电池无论在技术还是材料方面还不成熟, 还有很大的发展空间。锂离子电池技术的研究及发展, 为以后我国的新能源产业的发展注入新的活力。

摘要：本文通过对锂离子电池正极材料, 负极材料, 电解质的研究成果分别进行分析比较, 说明其材料的优劣点, 并对锂离子电池的测试方法进行介绍, 通过总结锂离子电池的研究成果和发展前景, 方便下一步对锂离子电池进一步研究。

电动汽车锂离子电池发展前景 篇8

【关键词】电动汽车，锂离子电池，安全性

【中图分类号】TM912 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0099-01

地球环境的不断恶化和能源的持续紧缺是当今人类面临的两大问题。近年来，发达国家已经投入了大量的资金和人力去研究开发节能环保的电动汽车技术，试图解决或缓解这些与环境和能源有关的问题。随着全世界石油资源的逐步枯竭和汽车尾气对环境污染的日益严重，纯电动车（EV）或混合电动车（HEV）以及相应动力电源的研究、开发及其应用得到迅速发展。当前，纯电动车或混合电动车主要使用传统化学电源如铅酸和镍氢电池作为驱动能源，但是它们使用寿命短，而目废旧电池容易造成环境污染；同时，锂离子电池具有体积能量比和重量能量比高、电压高、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长等优点，是一种“绿色环保”的二次能源电池，因此锂离子电池具有取代铅酸和镍氢电池作为电动车能源的绝对优势。锂离子动力电池的开发及其应用成为人们目前的关注热点。从中国锂电池行业的发展来看，国务院通过了《“十二五”国家战略陛新兴产业发展规划》，把发展战略性新兴产业作为推动经济发展方式转变、缓解当前经济运行下行压力、保持经济长期平稳较陕发展的重要手段。

人们现在清楚地认识到，高能量密度的动力电池作为电动车关键技术之一，其进展已经成为左右今后电动汽车的重要因素。目前，二次电池中比较成熟的有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池和锂离子电池，应用比较广泛的是铅酸电池和镍氢及镍铬电池。但是，由于铅酸电池和镍氢及镍铬电池能量密度低，电池内存在有毒的重金属化学元素，因此这些电池在电动汽车上无法得到普及应用。锂正极的锂离子二次电池能量密度达到120Wh·kg-1以上，是铅酸和镍氢及镍铬电池的2至3倍，循环寿命是现行二次电池体系中最长的，高达1000次以上。另外，锂离子电池内不含有毒的化学元素，且回收技术简单，越来越多的人把电动汽车用电池的未来寄托在了锂离子电池上。

近几年的一些报道表明，人们在动力锂离子电池的研究开发方面已经取得了一些进展，电动汽车的批量生产在国内外的多家汽车厂家已经实现，电动大巴和电动小轿车在道路上也已经屡见不鲜。动力锂离子电池的安全性是人们关心的另一个重要问题。这是因为笔记本计算机和携带电话中使用的锂电池的正极材料在充电状态下容易释放出大量气体和热量而爆炸或着火。在过去的十多年中，曾有多个国家报道过不少有关锂电池爆炸或燃烧导致的事故，2006年日本索尼公司被迫召回近一千万块笔记本电脑电池的事件，2007年日本松下电池召回四千六百万块携带电话用锂电池的事件，使锂电池的安全性问题再次成为人们关注的焦点。根据报道的锂离子电池的电化学性能来看，锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。该类电池不仅存在安全性方面的隐患，而且电池的输出功率特性比较差。更重要的是，钴是一种紧缺的金属资源，很难确信这是一类能够满足今后市场需求的电动汽车用动力锂离子电池。人们已经比较清楚地了解到尖晶石结构的锰酸锂在充电状态下脱锂氧化物结构十分稳定，用锰酸锂为正极材料的锂电池的热稳定性和安全性要远远优于钴酸锂正极的二次电池。但是，由于大容量动力电池中储藏的电能是通常携带电话的几十倍或几百倍，因此仅仅考虑使用热稳定的正极材料来解决电池的安全性问题显然是远远不够的。可以说，与钴酸锂体系的小型锂离子电池相比较，是由于我们的锰酸锂动力锂离子电池独特结构设计和有效的电池管理系统，才使得即使是400Ah和400v的大容量动力电池系统，其安全性也可以有效地得到保证。但即使如此，今后电池安全方面的工作依然是大量的，尤其是需要花时间彻底解决由有机材料构成的隔膜和电解液导致的安全性问题。

电动轿车工作与传统的燃油汽车相比较，尽管从外观来看，电动汽车还没有什么变化，但其结构已经与传统汽车有了本质的区别。在电动汽车中，高效率的二次电池能源取代了燃油，马达代替了内燃机，电子信息控制技术取代了机械的控制和操作。简而言之，电动汽车可以归纳为三大部分，即以锂离子二次电池为主的能源系统，以电动马达为主的驱动系统，以及以电子技术为主的控制系统。由试验车行车测试的实验结果来看，仅就节能环保来看，电动汽车电能的利用效率很高，充进去的电能几乎99.9%的可以用来驱动车辆的运行。与电动汽车相反，由于燃油汽车内燃机的燃油效率低下，燃料的大部分都转化成热量和废气排放到车体外了。以用锂离子电池能源系统开发的一辆电动轿车为例，它的几个关键技术参数为：加速到达100km的时间15s；行驶100km消耗的电能为十千瓦时。这些数据说明该车的动力性能与同类燃油轿车相当，但运行成本仅相当于燃油车的十分之一。

在西方科技发达国家，近年来在铅酸以及镍氢和镍铬二次电池基础上开发出的控制系统和驱动系统技术已经取得了进展，而安全的高能量密度锂离子二次动力电池技术的突破，使得电动汽车整体技术的实用化由多年的等待成为了现实。鉴于传统的汽车产业在短期内即可以为电动汽车提供所需要的零部件，而不用油，没有废气排放，没有噪音的电动汽车或利用夜间多余的电力充电即可，或使用太阳能和风力发电设备产生的电能，因此随着三大电动汽车尖端技术的进步，在短时间内让人们接受电动汽车这一新型的节能环保产业是有可能的。现在，由于人们有足够高的环保意识，电动自行车、电动摩托车、电动船、轻型电动汽车、公共场所的电动载人载货车等发展迅速。