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信息、能源和环保是21世纪人类社会关心的主要课题。二次电池对三个问题的解决都起着关键作用。顾名思义，二次电池相对于一次电池，是可再充电重复使用的电池体系。锂离子电池，俗称“锂电”，作为最新型也是目前综合性能最好的二次电池，近十年得到迅速发展。其应用范围也不断拓宽，从信息产业（移动电话、PDA、 笔记本电脑）到能源交通（电网调峰、电动车辆），从太空（卫星、飞船）到水下（潜艇、水下机器人）……
发现
我们知道，锂（Li）是自然界中最轻的金属元素，同时又具有最低的电负性，因此锂电池的理论能量密度最高，是最理想的电化学电源。但由于电池内活性锂的存在及反复充放电过程中锂枝晶的生长，二次锂电池的安全性一直无法解决。20世纪70年代，材料学界以及物理学界和化学家同时对石墨嵌入化合物开展了深入研究，发现锂等金属元素可以嵌入到石墨层间，形成石墨嵌入化合物。1980年法国科学家提出锂的石墨嵌入化合物可以作为锂二次电池的负极，引起了人们的关注。就在同一年，美国学者合成出嵌入化合物LiTO[,2]（T＝Co钴，Ni镍，Mn锰），并且发现其中的锂离子可以可逆的脱嵌和嵌入。日本索尼公司在此基础上，研制出了锂离子电池并于1990年开始商品化，在二次电池的历史上实现了一次飞跃。
原理
锂离子电池负极是碳素材料，如石墨。正极是含锂的过渡金属氧化物，如LiMn[,2]O[,4]。电解质是含锂盐的有机溶液。 通常锂离子电池并不含金属锂。充电时，在电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出，经过电解质，嵌入到负极晶格中。放电时，过程正好相反，锂离子返回正极，电子则通过用电器，由外电路到达正极与锂离子复合。由于锂离子电池不含任何贵重金属，因此降价空间很大，应该是最便宜的电池。
此外经常提到的还有聚合物钾电池或固态锂电池，实际上它的主要部件以及工作原理都和锂离子电池一样，只是隔膜和包装材料不同，因此，仍属于锂离子电池。
优点
与传统的二次电池如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池相比，锂离子电池有突出的优点：
工作电压高 锂离子电池的工作电压是3.6V，是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍。在许多小型电子产品上，一节电池即可满足作用要求。
比能量高 锂离子电池比能量目前已达140Wh/Kg，是镍镉电池的3倍、镍氢电池的1.5倍。
循环寿命长 目前钾离子电池循环寿命已达1000次以上，在低放电深度下可达几万次。
自放电小 锂离子电池月自放电率仅为6％～8％，远低于镍镉电池及镍氢电池。
无记忆效应 可以根据要求随时充电，而不会降低电池性能。
对环境无污染 锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。
基于上述优点，可以预见，锂离子电池将是未来二次高能电池的主要发展方向。
现状
我国已有数十个规模不等的锂离子电池公司，形成了具有几亿安时年生产能力的小功率锂离子电池产业化群体，生产各种规格的圆柱形、方形和聚合物小功率锂离子电池，不仅可以满足我国IT产业的需要，还有相当数量的出口。我国已成为小功率锂离子电池的主要生产地。与此相适应，锂离子电池相关材料的研究和开发也已取得很大的进展，已经或即将实现产业化。大部分关键材料都已国产化，其品质和产量都能满足小功率锂离子电池的要求。
当前锂离子电池主要发展方向是：（1 ）提高小功率的电池的性能，降低成本，以满足高速发展的信息产业的需求；
（2）研究和开发大功率动力电池， 以推动电动车和混合电动车的发展。
锂离子电池的容量正以每两年25％的速度在增长，但是如果仍使用目前的正负极材料，容量增加会有极限。容量的进一步提高，需要新的正极和负极材料，中科院物理所最近研制出纳米锡锑合金钉札的碳小球，比容量比石墨高40％，纳米材料包覆的正极材料的比容量比常规材料高30％。预计采用新材料后锂离子电池的比能量可能大大超过150Wh /Kg。
前景
动力电池是目前竞争的焦点，动力电池主要是作电动车（EV）用，而电动车的重点是混合动力电动车（HEV）。EV和HEV成败的关键仍然是电池，电池的成本、安全性和综合性能极为重要。动力电池对材料的要求与小功率电池完全不同。中科院物理所研制的纳米微孔硬碳球，耐大电流充放电，有望用作动力电池的负极材料。正极材料是目前材料学家研究的热点课题。尖晶石LiMn[,2]O[,4] 和其他锰系氧化物以及磷酸盐和钒酸盐，都是候选正极材料。为了增加安全性，电池的聚合物隔膜材料的微孔在受热时必须具有自封闭机制，这是目前商品材料所不具备的。中科院物理所以PVDF为基的复合膜，在160℃时微孔完全封闭， 电阻急剧增高，增加了电池的安全性。相信通过国内各单位的通力合作，以锂离子电池为动力的电动车和混合动力电动车一定会为2008年的绿色奥运争光添彩，为降低城市污染作出贡献。
电动自行车和电动摩托车是目前就已存在的市场，在现在大都是以铅酸电池为动力，既有污染，又很笨重。改用锂离子电池后，重量大大减轻。可以预见，以锂离子电池为动力的电动自行车和电动摩托车会很快进入千家万户，成为广大工薪阶层所喜爱的交通工具。
最后应当指出的是，在电池发展过程中，锂离子电池只是中间产物，它牺牲了能量密度，换取了循环性能。只有金属锂电池才能达到300Wh/kg的能量密度。为此，科学家们还要做出更大的努力。