1．锂电池及分类
锂离子电池是锂电池的改进型产品。锂电池很早以前就有了，但锂是一种高度活跃的金属，它使用时不太安全，经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况，后来就有了改进型的锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃性的成分（比如钴、锰等等），从而使锂电池真正实现了安全、高效、方便，而老的锂电池也随之基本上淘汰了。至于如何区分它们，从电池的标识上就能识别，锂电池为Li，锂离子电池为Li－ion。现在，笔记本电脑和手机使用的所谓锂电池，其实都是锂离子电池。
锂电池也分为不可充电及可充电两类。前者称一次性电池，只能将化学能一次性转化为电能，不能将电能还原回化学能（或还原性能极差）。可充电电池称为二次性电池（蓄电池），能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的。
而所谓聚合物锂离子电池是在正极、负极与电解质三项要素中至少有一项或一项以上使用高分子材料的电池系统。
新一代聚合物锂离子电池在聚合物化程度上已经很高，形状上可做到薄形化（0．5mm）、任意面积化和形状化。其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命与环保性能等都较锂离子电池有大幅度的提高。
目前所使用的二次电池主要有镍氢（Ni－MH）与锂离子（Li－ion）两种类型。锂离子电池中已经量产的有液体锂离子电池（LiB）和聚合物锂离子电池（LiP）两种。
随着20世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求，锂电池随之进入了大规模的实用阶段，特别是在手机电池应用方面。目前常用的手机锂离子电池规范的说法是：锂离子二次电池。目前常用的手机锂离子电池的标称电压为3．7V（或3．6V），充电截止电压为4．2V（或4．1V）。
2．基本原理
现在手机大多采用锂电池或锂聚合物电池，它是由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早的锂电池来自伟大的发明家爱迪生。由于锂金属的化学性质非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用对环境的要求非常高。
锂（lithium）是一种金属元素，其化学符号为Li，是一种银白色、十分柔软、化学性质活泼的金属，在金属中是最轻的。它除了应用于原子能工业外，还可制造特种合金、特种玻璃（如电视机荧光屏玻璃）及锂电池。在锂电池中它用作电池的阳极。
锂离子电池的正极材料通常由锂活性化合物组成，常见正极材料主要成分为LiCoO2，负极则是特殊分子结构的碳。充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中；放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合，锂离子的移动产生了电流。
化学反应原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题很多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放电的活性，负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子；填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好的导电性，减小电池内阻。
3．可充电锂离子电池
可充电锂离子电池是手机中应用最广泛的电池，但它较为娇气，在使用中不可过充、过放，因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在1%之内，目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电器，以保证安全、可靠、快速地充电。
可充电电池的记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几乎不会产生这种反应。但是，锂离子电池在多次充放电后容量仍然会下降，这主要是由于正负极材料本身的变化：从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞；从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应而生成稳定的其他化合物；物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总起来说最终降低了在充放电过程中可以自由移动的锂离子数目。
锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电。在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流，会造成电池损坏或降低使用寿命。
可以用生活中常见的泡沫现象来比喻锂离子电池的原理和充放电机理。锂离子电池如同一堆肥皂泡沫，泡内储存的就是电能，当充电时，气泡会随着充电时间的加长而不断增大，当超过其极限值时气泡就会破裂，此时就损坏了锂电池的晶型，造成永久性损坏。
4．不可充电锂离子电池
不可充电的锂电池有多种，目前常用的有锂—二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂—其他化合物电池。
锂—二氧化锰（Li－MnO2）电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极，并采用有机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高，额定电压为3V（是一般碱性电池的2倍）；终止放电电压为2V；比能量大，放电电压稳定可靠；有较好的储存性能（3年以上），自放电率低（年自放电率≤2%）；工作温度范围－20～60℃。该电池可以做成不同的外形以满足不同的要求，有长方形、圆柱形及纽扣形（见图10－6）。
图10－6 CR2032锂锰扣式电池和BG－23A12V小电池
5．锂电池化学原理
（1）锂—二氧化锰电池
负极反应 Li→Li＋＋e
正极反应 MnO2＋Li＋→＋e LiMnO2（锰为＋3价）
完整反应 Li＋MnO→2LiMnO2 3．6V
（2）锂—亚硫酰氯电池
负极反应 →Li Li＋＋e－
正极反应 4Li＋＋4e－＋2SOCl→24LiCl＋SO2＋S
完整反应 4Li＋2SOCl→24LiCl＋SO2＋S 3．6V
（3）锂离子电池
负极反应 6C＋Li＋＋e－
6CLi
正极反应 LiCoO2
CoO2＋Li＋＋e－
完整反应 6C＋LiCoO2
CoO2＋6CLi 3．7V
（4）锂聚合物电池
负极反应 6C＋Li＋＋e－
6CLi
正极反应 LiCoO2
CoO2＋Li＋＋e－
完整反应 6C＋LiCoO2
CoO2＋6CLi 3.7V
6．锂离子电池的优缺点
（1）锂离子电池的优点
电压高（3．6～3．9V），是Ni－Cd、Ni－H电池的3倍；
比能量大，可高达150Wh／kg和400Wh／L；
循环寿命长，一般均可达到500次以上；
安全性能好，无公害，无记忆效应；
自放电小，室温下锂离子电池充满电1月后自放电约10%；
可快速充放电；
工作温度范围大，为－25～45℃，期望能扩宽到－40～70℃。
其中，锂电池的最大优点是比能量大。比能量指的是单位重量或单位体积的能量，用Wh／kg或Wh／L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦，h是小时；kg是千克，L是升。
例如，5号镍镉电池的额定电压为1．2V，其容量为800mAh，则其能量为0．96Wh（1．2V×0．8Ah）；同样尺寸的5号锂—二氧化锰电池的额定电压为3V，其容量为1 200mAh，则其能量为3．6Wh。这两种电池的体积是相同的，所以后者的比能量是前者的3．75倍！
一节5号镍镉电池约重23g，一节5号锂—二氧化锰电池约重18g。
所以，在满足相同需要的情况下，采用锂电池时电池数量少，而且电池工作寿命长。
（2）锂离子电池的缺点
锂离子电池也存在着一定的缺点，如：电池成本较高，主要是因为正极材料LiCoO2的价格高（Co资源较少）；不能大电流放电；需要保护线路控制等。
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