锂离子电池的研究始于锂电池概念的提出。锂是世界上密度最轻的金属元素（相对原子质量为6.94），与此同时Li+/Li电对具有很低的电极电势（-3.04 V vs.标准氢电极电势），因此锂作为电极组成电池可以获得很高的能量密度［1］。自从1958年美国加利福尼亚大学一名研究生提出了基于钠、锂等活泼金属用作电池负极的构想［2］，Li/MnO2，Li/FeS，Li/I2和Li/（CFx）n等锂一次电池被大量研究者开发出来。之后，随着新的过渡金属氧化物（V2O5）或金属硫化物（MoS2，TiS2）正极、锂金属负极的电池结构的开发，金属锂二次电池开始得到应用［3-4］。

然而，锂金属二次电池（图1-1（a））［5］在充、放电过程中，金属锂会在负极沉积，形成锂枝晶并成为无法参与电极反应的“死锂”，造成负极材料的大量损失和电池循环稳定性的下降，最严重的是锂枝晶易造成电池短路，电池的安全性能也受到很大影响［6］。

图1-1　可逆锂金属电池和锂离子电池的工作示意图［5］(www.daowen.com)

（a）可逆锂金属电池；（b）锂离子电池

1980年，Armand提出使用石墨层间化合物用作锂离子电池的负极［7］解决了这一问题，同年，Goodenough等提出使用LiCoO2作为锂二次电池的正极材料，并发现了锂离子可逆嵌入/脱嵌机理［8］，自此基于石墨层间化合物负极与钴酸锂正极的锂离子电池开始受到广泛研究。1990年，索尼公司首先开发出了工作电压3.6 V、比能量高达78 Wh·kg-1、循环寿命达1 200次的新型锂离子二次电池［9］，并在1991年迅速实现了商业化。自此，锂离子二次电池（图1-1（b））作为新一代储能设备在世界范围内普及使用。在接下来近30年的时间中，锂离子电池的发展进入了新的阶段，全球各地的科研工作者和生产技术人员针对锂离子电池的能量密度、功率密度、寿命问题、安全问题以及成本问题做了大量工作，研发了一系列新的材料：如磷酸铁锂（LiFePO4）、镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMn2O4）和三元镍钴锰氧化物（LiNixCoyMnzO2）等正极材料，以及硅基材料、锡基材料和金属氧化物材料等负极材料；电解液也从纯液态开始向半固态电解质和纯固态电解质体系发展。此外，电池结构设计和电池管理系统也随着工业水平的整体提高而越发成熟，锂离子电池在各行各业中的应用范围逐渐扩大，发展前景一片光明，尤其是在新能源汽车和大规模储能装置的推动下，锂离子电池的生产、销售以及使用量将在接下来的十年内呈爆发式增长（图1-2）。

图1-2　我国锂离子电池出货量现状与预估（分应用种类）［10］