早期，鎳鎘 (Ni-Cd) 電池一直是行動電話、手提電腦等可攜式電子產品的唯一選擇。然而在 1990 年左右，具備更高能量的鋰 (或稱鋰離子，Li-ion) 電池與鎳氫 (Ni-MH) 電池相繼上市，並相互宣稱自身擁有優於對方的性能表現，於是一場電池界的激烈競爭就此展開。目前，鋰電池勝出，並藉著其高能量密度、高工作電壓 (3.6 V)、無記憶效應、以及體積小、重量輕等優勢，成為當今市場最主流也最具未來性的選擇。

由於鋰具有所有金屬界中最高的正電性以及最低的密度，故其應用於高能量電池的潛力早在 1970 年代即受到注意。然而，鋰原子的高活性容易導致危險，所以後來商業化的鋰電池均改用能量密度略低，卻較具安全性的鋰化合物作為原料。

和所有的可充電電池相同，鋰電池乃是藉由兩極的氧化還原反應，於充電時儲存化學能，而在放電時將化學能轉換為電能。更深入來看，電池的組成材料對於電池本身的表現具有深遠的影響。例如充電電池的壽命是由電極與電解質交界面的特性所決定，而電極材料的選擇更會影響到電池的安全性。因此筆者將藉由本文分別將鋰電池的正、負極材料作一基本的介紹，並且讓使用者對於鋰電池的安全議題具備基礎概念。

鋰電池正負極材料的發展趨勢

正極材料的持續研發

LiNiO2 在發展之初即憑藉著較高的能量密度而成為正極材料的第一選擇，然而由於其氧化後的結構極不穩定，所以 LiCoO2 隨之成為安全性較高的選擇性解決方案，並且發展成為現今鋰電池最為主流的正極材料；然而，在此同時，新材料的研發仍然持續不斷的進行，目前以 LiMn2O4 為最具未來性的選擇材料。雖然 LiMn2O4 能量密度較原先的 LiCoO2 低了約莫 10%，但其原料的豐富蘊藏量使其在價格與環保考量上具有相當大的優勢，雖然目前 LiMn2O4 電極仍存在著高溫時的壽命及穩定性能較差的問題，但未來若能獲得解決，其可能會成為未來鋰電池最被大量採用的正極材料。

負極材料的新試驗

在負極材料部份，長久以來一直是以使用碳材料為主，而其中又可分為石墨以及焦炭兩大類。在石墨類負極材料具有平穩工作變壓的功能，故採用於電池上，對於電子產品能產生較好的保護﹔而以焦炭為負極的鋰電池，則由於擁有較斜的放電曲線，可方便使用者根據電壓來監控電池的消耗情形，因此石墨及焦炭兩者材料各有其特點。目前在碳材料之外，具備更高的能量密度，同時保有高安全性的 Li3-xCoxN 為近年來受到矚目的新選擇，只是其現在尚處於初步研究階段。

高分子材料的蘊藏潛力

近年來，高分子材料的應用可說是鋰電池產業最突破性的發展，以膠狀高分子材料取代原有之液態電解質或者電極的產品均已實用化。高分子電解質的原理是將高分子加入鹽類與可塑劑，使其導電而製成。而在電極方面，一般的高分子應用都是在正極上，並以有機硫聚合物的使用最為普遍。由於高分子材料的高度可塑性，以它為原料的電池可以製成各種所需的形狀後放入所驅動的產品中，因此在今日強調輕薄短小的可攜式電子商品上具有很高的潛力。不過高分子本身的內電阻較高，此種電池的放電能力並不如一般鋰電池，則為其目前仍需克服的重要問題。

鋰電池的市場發展趨勢

續航力的提昇

儘管擁有壓倒性的市佔率，今日鋰電池仍然面臨著不小的挑戰，其中最迫切的是能量密度的問題。舉例而言，為了因應長途商務飛行的需求，人們對手提電腦的電池續航力要求越來越高，然而目前一組鋰電池只能提供約五小時的電力，因此除了前述的電極材料上的選擇外，更根本的結構性改變也同時在進行研發。近年來英特爾 (Intel) 公司正致力於研發新一代的高分子鋰電池，預計於 2006 年開始量產，屆時可望將手提電腦的續航力提高至八小時之久。

環保與安全的意識提昇

目前已有多種新型的電池處於發展階段，例如由 NASA 握有專利權的銀鋅 (Ag-Zn) 電池，擁有優良的物理性承受力，並能在低溫下維持著較佳的運作，以及估計可達到今日鋰電池兩倍容量，同時其全由高分子薄膜材料構成，因而可發展為環保且高安全性的固態 (Solid State) 電池。儘管這些新型電池仍存在各別的技術瓶頸，但倘若未來能研發成功，或許鋰電池亦會如同鎳鎘、鎳氫電池到達功成身退的一天了。

鋰電池的正確使用及安全概念

正如市場上所有的二次電池，隨著使用時間的增加，鋰電池也會產生老化的現象，以目前鋰電池的技術而言，約莫充放電循環五百次左右，隨著其內部氧化的反應，電池的內電阻將隨著時間逐漸增加，所以當使用次數已到達使其內電阻過大，電池即將因為無法釋放內部的電能而失效，而一旦內電阻增加即無法再復原，因此為了維持性能及延長壽命，擁有正確的保養方式是必要的。此外，高溫亦是加速電池老化的殺手，因此縱使平常使用時難以避免，但保存電池則以置放在陰涼處為最佳。最後，鋰電池在半充飽的狀態下保存，亦能顯著地延長其壽命。

自 1991 年新力 (Sony) 公司首次將鋰電池商品化以來，短短十四年間，它已擊敗鎳鎘、鎳氫等電池，直到今日被消費性電子產品廣泛地應用。然而由於鋰具備天生的不安定特質，故其安全性也是最值得注意的課題。舉例來說，若是沒有穩定的原料品質以及成熟的電路與結構設計，鋰電池除了無法達到預期性能之外，在過度充放電或受到撞擊的情況下，還有燃燒爆炸之虞，並且有導致內容物外洩而毒害人體的可能性，這些皆是一般消費者根據外表難以判斷的部份。因此，為了保障自身權益，除了購買有品牌商譽而非來路不明的電池外，選擇有標示清楚規格，或者通過安規認證的產品，才是現代人展現高度智慧以及科技化的消費之道。