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鋰電池介紹｜3分鐘暸解鋰電池是什麼？它怎麼改善生活？
更新日期：2024-07-29
無論是手機、電動車、甚至是家庭能源儲存系統，鋰電池都扮演著關鍵的角色，為我們提供持久、可靠的電力供應。但你是否曾好奇，鋰電池是什麼？它又是如何運作的，使其成為如此革命性的能源儲存裝置呢？本文將深入探索鋰電池的奧秘，揭開它的優勢與特性，並帶你探索鋰電池在各個應用領域中的巨大潛力。準備好了嗎？讓我們一起來了解這個讓生活更加便利的能量利器吧！
鋰電池是什麼？鋰電池如何成為革命性的能源儲存裝置？
隨著微型電子產品技術的飛速發展，對於小型化設備的需求日益增長，而這些設備對電源的要求也越來越高。正是因為這樣的需求，鋰電池開始大規模投入實際應用。鋰電池以其高能量密度、無記憶效應和低自放電率等優點，被廣泛應用於計算機、計算器、數位相機、手錶、智慧型手機等設備中。甚至現在的交通工具也逐漸由傳統的燃油車轉向電動車，而鋰電池在這個轉型中扮演了重要的角色。鋰電池已經成為我們生活中不可或缺的一部分，為我們帶來了許多便利。
鋰電池是什麼呢？其實它是一種使用鋰金屬或鋰合金作為陽極材料，並使用非水電解質溶液的電池。與鋰原電池不同，鋰離子電池是可充電的，而真正的鋰電池則是一次性的。然而，在日常生活中，我們常常提到的鋰電池實際上指的是鋰離子電池。因此，在本文中，我們將使用「鋰電池」一詞來代表鋰離子電池。現在，讓我們一同深入探索鋰電池的奧秘，以及它如何成為一個革命性的能源儲存裝置。
鋰電池運作方式？探索這項能量儲存神器的奧秘！
鋰電池是一種利用鋰離子在正極和負極之間移動來儲存和釋放電能的可充電電池。鋰電池的正極材料通常是一種含鋰的金屬氧化物，例如鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物或磷酸鐵鋰的原理、特性與應用。鋰離子電池的負極材料通常是一種能夠嵌入和釋放鋰離子的碳材料，例如石墨、氣相成長碳纖維或類碳聚合物的原理、特性與應用。鋰離子電池的電解液是一種含有鋰離子化合物的有機溶劑，例如乙烯碳酸酯或丙烯碳酸酯。
鋰電池的工作原理是，在充電時，正極向負極釋放鋰離子，使負極嵌入更多的鋰離子，同時正極失去一些鋰離子，使其氧化態增加，這個過程會提高電池的電壓。在放電時，負極向正極釋放鋰離子，使正極嵌入更多的鋰離子，同時負極失去一些鋰離子，使其還原態增加，這個過程會降低電池的電壓。在充放電過程中，鋰離子在兩個極端之間來回移動，就像一個搖擺不定的擺錘一樣。
當鋰電池充電時，鋰離子從正極脫出，通過隔膜和電解液，嵌入負極的石墨或其他碳材料中；當鋰電池放電時，鋰離子從負極脫出，通過隔膜和電解液，嵌入正極的鋰化合物中，如鋰猛氧化物、鋰鈷氧化物、鋰鐵磷等。在這個過程中，電子也會在外部電路中從負極流向正極，產生電流。
7個鋰電池優勢＆特性介紹
在過去，我們最常使用的充電的電池是鉛酸電池，但是我們現在可以看到的充電電池幾乎是鋰電池。知道鋰電池是什麼後，相信你會很好奇，究竟是為什麼鋰電池可以逐漸取代鉛酸電池、甚至是其他蓄電池的地位呢？
- 高電壓平臺：
鋰電池的電壓平臺是指每個單體電池的平均輸出電壓，鋰電池的電壓平臺高達3.7V或3.2V，約等於三個鎳鎘電池或鎳氫電池的串聯電壓。鋰電池可以用較少的單體數量組成所需的總電壓，減少了內部連接和阻抗損失，提高了效率和穩定性。 - 高能量密度：
鋰電池的能量密度是指每單位元質量或體積的儲存能量，鋰電池能量密度可以達到200~260wh/g，鉛酸一般在50~70wh/g，鋰電池的能量密度是鉛酸電池的6-7倍，所以在同樣的容量之下，鋰電池讓儲能裝置的輕量化擁有絕對的優勢。這意味著鋰電池可以在相同的重量或大小下提供更多的電能，適合用於需要輕便、續航長的設備，如手機、筆記本電腦、電動車等。
鋰電池的體積容量密度通常是鉛酸電池的1.5倍左右，所以相同容量的情況下，鋰電池比鉛酸電池體積要小30%左右。 - 低自放電率：
自放電率是指電池在不使用時會自然流失部分儲存的能量的現象。鋰電池的自放電率很低，一般在5%～10%之間，遠低於其他類型的可充電電池。這意味著鋰電池可以在長時間不使用後仍保持較高的剩餘容量，延長了待機時間。 - 無記憶效應：
記憶效應是指某些可充電電池在未完全放完就充電時，會導致其容量下降的現象。鋰電池沒有記憶效應，不需要像鎳鎘電池那樣定期深度放電，可以隨時充電，使用和維護更方便。 - 寬工作溫度範圍：
鋰電池可以在-20℃～60℃之間正常工作，適應不同的環境條件。 - 充放電速度快：
鋰電池可以在短時間內充入或釋放大量的能量，具有高功率特性。這意味著鋰電池可以快速充滿或提供強大的動力，適合用於需要快速啟動或加速的設備，如數碼相機、無人機、汽車等。 - 鋰電池不含重金屬鎘
與鎳鎘電池相比，大大減少了對環境的污染。
我們可以從上面幾點看出，鋰電池不僅在能源儲存上的效率高，也大幅降低環境污染上的問題，過去的電池擁有的缺點幾乎大幅改善，加上鋰電池的製造技術也不斷突破，品質也越來越穩定，正因如此鋰電池才能成為電能儲存的新寵兒。
鋰電池介紹｜應用領域探索，日常生活的能量利器！
鋰電池的應用領域非常廣泛，主要分為兩大類：消費電子和動力儲能。
- 消費電子：
鋰電池（LiB二次電池）廣泛使用在智慧型手機、平板電腦、穿戴式裝置、筆記型電腦等小型、薄型化電子設備，因為它們具有高能量密度、高電壓平臺、無記憶效應、低自放電率等優點。鋰離子聚合物電池（Lithium-ion polymer batteries，也常稱為「鋰聚合物電池」）是普通鋰離子電池的改良，利用膠態或固態 聚合物 取代液態 有機溶劑 的可充電鋰離子電池，其安全性較好不會爆炸，且可以塑造各種不同形狀的電芯，成為了現在的主流形式電池。 - 動力儲能：
鋰電池也被廣泛應用於EV（電動車）、HEV（油電混合車）的車用電池、住宅用太陽能發電、燃料電池的蓄電系統等，因為它們具有高功率特性、寬工作溫度範圍、充放電速度快等優點。鋰鐵磷（LiFePO4）和鋰鈦（LiTiO2）是目前動力儲能領域常用的鋰離子正極材料，它們具有更高的安全性和循環壽命，但相對的能量密度和充放電效率較低。
透過以上鋰電池介紹應該解決了不少人的困惑！現在幾乎隨處都可看得到鋰電池的相關電子產品，我們人手一支的手機所使用的電池就是鋰電池，它早已成為我們難以分割的一部分，可以說是滲透我們的生活之中，帶給許多生活上的便利！
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