锂离子电池的优点和充电时的注意事项

改变我们生活的锂离子电池 第二讲：锂离子电池的优点和充电时的注意事项

本系列文章，我们在从事提高电池性能研究30多年的东京工业大学特命教授菅野了次先生的监修下，从什么是锂离子电池、到被称为下一代锂离子电池的全固态电池的研究状况，做一个全面介绍专题。

这里是第二讲，谈谈锂离子电池的优点和用在我们生活中的哪些地方，以及如何才能用得更长久。

监修人：
菅野了次
东京工业大学 科学技术创成研究院 特命教授（名誉教授）

菅野了次先生于1980年大阪大学研究生院理学研究科无机及物理化学专业课程结业。1985年成为理学博士。任神户大学理学部副教授后，2001年任东京工业大学研究生院综合理工学研究科教授，2016年任该大学物质理工学院教授，2018年任该大学科学技术创成研究院教授、全固态电池研究组组长，2021年任该科学技术创成研究院特命教授、全固态电池研究中心主任。

1. 使用锂离子电池的优点

与铅蓄电池等其他电池相比，锂离子电池在安全和功能方面具有很多优点。

主要优点如下：

比其他电池小，能量密度大

如锂离子电池般能反复充电使用的二次电池除了铅蓄电池外，还有镍氢电池、镍镉电池等。与这些电池相比，锂离子电池更显然的优点是小、轻且能量密度大。

对同尺寸的这些电池的特点做一个比较的话，铅蓄电池的输出电压只能达到2.1V，镍氢电池为1.2V，镍镉电池为1.25V。而锂离子电池则能输出3.2～3.7V的高电压。

经得起反复充放电

与其他的二次电池不同，锂离子电池不利用化学反应产生电，因此电极的老化比其他的二次电池少，非常经得起反复充放电。

能快速充电

锂离子电池的一个很大的特点是能快速充电。不过锂离子电池以外的其他二次电池也能短时间快速充电，但镍氢电池、镍镉电池因难判断电是否充满，故未能实用化。而锂离子电池能由充电器判断已充满，故得以实用化。

支持无线充电

与快速充电一样，锂离子电池以外的二次电池也能够不用充电电缆进行无线充电。不过因为无线充电技术的研发成功于2007年，是一项比较新的技术，故被用于估计市场前景较好的锂离子电池。今后将研发电动汽车只要在停车场停车就能充电的系统。

锂离子电池自放电小

电池即使闲置不用，电量也会损耗，这种现象称为“自放电”现象。例如，汽车一个多月没开，想开时，会出现电压低打不着火的现象吧。而造成这种所谓“电池没电”状态的原因就是自放电。

自放电是电池尽管闲置不用也会一点点地发生化学反应而造成的。而锂离子电池采用的反应机制与其他的二次电池发生的电池反应有所不同，因此锂离子电池几乎不产生自放电。

装载了锂离子电池的智能手机、电脑尽管不用电池也会损耗。这是因为电源并没有完全断开，仍在消耗着微量电能以便能够立即唤醒屏幕。

2. 在我们生活中锂离子电池被用于哪些用途？

在我们的身边有很多用电来驱动的工具。充分利用锂离子电池体积小能量密度大的优点，装载于各种设备。

尤其是智能手机、电脑、数码相机等能小型轻量化、长寿命化也在于使用了锂离子电池。

电动汽车最初装载的是镍氢电池。但锂离子电池有能量密度大自放电少等优点，以及不像镍氢电池般“不能接续充电”，使用不便，故而使用了锂离子电池。

其他还有无绳吸尘器、熨斗等小型家电、电动自行车、电动摩托车等乘骑工具、利用家用太阳能发电蓄积白天发的电等用途也都使用锂离子电池。

3. 在产业领域锂离子电池被用于哪些用途？

在产业领域，锂离子电池被用于无线操纵机器人、无人机之类的机械，以及各种地方设置的IoT传感器、潜艇和火箭等特殊载人工具，锂离子电池被广泛用于产业领域的各行各业。

不过锂离子电池的能量密度也是有限的，如果需要更多的电量，使用就受到限制。

例如对电动汽车，现在锂离子电池也能用来作为驱动发动机的能源，但要靠锂离子电池的能量让大型飞机飞行的话，在技术上还难以做到。不过业界正在积极推进使用锂离子电池的“飞行汽车”之类的新型载人工具的开发。如果深挖一下目前锂离子电池的性能，还有重大提升空间和各种可能性。

4. 给使用锂离子电池的产品充电时的小窍门和注意事项

锂离子电池有着与其他电池不同的特点，在使用时应了解其特点加以利用才能经久耐用。为发挥其性能，让我们来详细了解一下充电时的要点和特点吧。

锂离子电池可以接续充电

使用方便也是锂离子电池的特点，例如镍氢电池、镍镉电池，在仍剩有容量的情况下又接续充电时，可能会看上去充电没有超过该容量。这一现象称作“记忆效应”，而锂离子电池基本上无此现象。

对镍氢电池、镍镉电池，为防止发生记忆效应，推荐完全放电后再重新充电的方法。而锂离子电池在还剩有电量的状态下也能接续充电，可以说是用起来比较随心所欲。

如何让锂离子电池用得更久

智能手机、笔记本电脑等使用锂离子电池的设备的电路设计成即便在经常充电的状态下使用电池，充电也不会超过电池容量。因此无需担心会给电池造成过度负担，但如果要想让锂离子电池能用得更久，应在接通电源充电到50％左右的状态下继续使用。有些笔记本电脑能设置成充电不超过50％。

使用锂离子电池应避免过充电和过放电

相反，锂离子电池应避免的是保持在100％充满电的状态下使用设备。如果持续在充满电的状态下接通电源使用笔记本电脑，会缩短电池的寿命。而在电量几乎用完的过放电状态下搁置，也会缩短锂离子电池的寿命。也就是说，避免在过充电和过放电这种极限状态下使用，这就像人在过饱和空腹状态下运动，对身体都会造成负担。

在常温下使用锂离子电池

要使锂离子电池性能稳定，正常发挥，最好在常温下使用。或许大家都听说过冷能够延长东西的寿命，但电池在低温状态下，电阻值会增大，对充放电的负荷增大，起到相反的效果。而且冷会使电池结露，电池周围的电路可能会产生短路。

锂离子电池有很多优点，有意识地充分发挥其优点来使用才能长久保持良好性能。

下一讲，我们将谈谈锂离子电池的普及历史