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產業
陽極材料（負極材料）
鋰離子電池最常用的陽極材料有四種：
➤鋰離子嵌入石墨（Li／Graphite）：將鋰離子嵌入石墨中，鋰離子嵌入的極限值為 LiC6（每六個碳原子可以嵌入一個鋰離子），科學家發現，鋰離子嵌入愈多，則電池的能量密度愈高。
➤鋰離子嵌入氣相成長碳纖維（Li／VGCF）：將鋰離子嵌入氣相成長碳纖維（VGCF：Vapor Growth Carbon Fiber）中，由於碳纖維的碳原子距離較遠，可以嵌入更多的鋰離子。
➤鋰離子嵌入類碳聚合物（Li／Polymer Precursor）：將鋰離子嵌入類碳聚合物中，由於類碳聚合物原子排列混亂，可以提供更多的空間嵌入鋰離子。
➤鋰離子嵌入摻雜碳（Li／Doped Carbon）：先將其他元素（例如：硼、磷、氮）摻雜到碳材料中取代部分碳原子的位置，稱為「摻雜碳（Doped Carbon）」，這樣可以嵌入更多的鋰離子。
陰極材料（正極材料）
不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料（正極材料）不同，目前最常用的陰極材料共有三種：鋰鈷氧化物（LiCoO2）、鋰鎳氧化物（LiNiO2）、鋰錳氧化物（LiMn2O4），這些材料通稱為「鋰嵌入化合物（Lithium Insertion Compounds）」；三種陰極材料的比較如＜表一＞所示。
表一、鋰離子電池的陰極材料比較表（資料來源：電子時報、拓樸科技）
電解液
電解液可分溶劑與溶質兩部分，由於鋰遇到水會產生氫氣而爆炸，因此只能使用有機溶劑，例如：丙烯碳酸酯（Propylene Carbonate）、乙烯碳酸酯（Ethylene Carbonate）、乙烷碳酸酯（Dimethyl Carbonate）、丙酸（Propiolic Acid）、丁內酯（Butyrolactone）等；溶質一般為鋰離子化合物，例如：LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiBr 等。
鋰離子電池的容量
電池的容量一般使用的單位為「安培小時（Ah：A-hour）」或「毫安培小時（mAh：mA-hour）」，其中 1 安培（A）＝1,000 毫安培（mA）。假設某一顆電池的容量為 1,000 mAh（毫安培小時），則我們定義放電率如下：
➤放電率＝0.2C：代表以 200 mA（毫安培）放電，則可以使用 5 hr（小時）。
➤放電率＝1C：代表以 1,000 mA（毫安培）放電，則理論上可以使用 1 hr（小時）。
➤放電率＝2C：代表以 2,000 mA（毫安培）放電，則理論上可以使用 0.5 hr（小時）。
為什麼要強調「理論上」呢？科學家發現，同一顆電池，放電電流愈小，則化學反應較慢，可以放電的時間愈長；放電電流愈大，則化學反應較快，可以放電的時間愈短。換句話說，電池要慢慢放電才能使用更久（細水長流）。
當電池的規格書上寫電池的容量為 1,000 mAh（毫安培小時），通常必須同時註明是在放電率多少（幾 C）的情況下量測的。一般而言，電池廠商都是以放電率＝0.2C 的條件下量測電池的容量，放電率愈高（例如：1C 或 2C），則使用時間愈短，所以在上面的例子裡，以 200 mA 放電（0.2C）恰好可以使用 5 小時；以 1,000 mA 放電（1C）實際上只能使用「少於 1 小時」；以 2,000 mA 放電（2C）實際上只能使用「更少於 0.5 小時」。
鋰離子電池的單位
鋰離子電池組裝後的最小單位為「單位電池（Cell）」，常見的有平板形與圓柱形兩種，由於陽極材料、陰極材料、電解液之間的化學反應可以產生 3.7 V（伏特）的電壓，因此一般鋰電池的每一個單位電池（Cell）電壓為 3.7 V。
如果需要更高的電壓或更大的容量，則必須將單位電池（Cell）「串聯（S：Serial）」或「並聯（P：Parallel）」，串聯可以增加電壓；並聯可以增加容量。假設單位電池（Cell）的容量為 1,000 mAh（電壓為 3.7 V），則不同的串聯與並聯可以得到下面的結果：
➤2S1P：將 2 個單位電池串聯，使電壓加倍為 7.4 V，容量仍為 1,000 mAh。
➤1S2P：將 2 個單位電池並聯，使容量加倍為 2,000 mAh，電壓仍為 3.7 V。
➤2S2P：先將 2 個單位電池分別串聯後再並聯，總共 4 個單位電池，使電壓加倍為 7.4 V，容量加倍為 2,000 mAh。
鋰離子電池的活化（Formation）
鋰離子電池組裝完成後先靜置 12 小時，再測量內部阻抗，阻抗愈小，電池的性能愈好；接著將組裝好的電池進行第一次充電，我們稱為鋰電池的「活化（Formation）」，活化的條件很重要，會影響到出廠後電池性能的好壞，而且工業上也沒有一定的標準，因此如何進行活化通常是電池公司的重要機密；接著再進行能量密度測試、充放電次數測試、自放電效應測試、溫度測試等才能出廠。
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《知識力》授權轉載
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