锂离子电池基本知识

1、3.锂离子电池锂是自然界里最轻的金属元素，比重仅及水的一半，同时它又具有最低的电负性，电极电位是-0.3045V。所以选择适当的正极与其相匹配，可以获得较高的电动势，这种电池应该具有最高的比能量，也就是单位重量的电极物质能释放较大的电能量。锂离子电池是由锂电池发展而来的锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材:锂电池。锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，为了区别于传统意义上的锂电池，所以人们称之为锂离子电池。 锂离子电池与锂电池在锂离子电池中，锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，就不会出现燃烧、爆

2、炸等危险。锂离子在阳极和阴极之间移动，电极本身不发生变化。这是锂离子电池与锂电池本质上的差别。从而使锂电真正达到了安全、高效、方便，而老的锂电也随之淘汰了。区分它们的方法也相当简单：从电池的标识上就能识别，锂电的标识为Li，而锂离子电池为Li-ion 锂离子电池与其他电池相比，主要有以下优点。 1电压高 :所标志的开路电压通常为3.6V，而镍氢和镍镉电池的开路电压为1.2V。 2容量大: 能量高、储存能量密度大，是锂电池的核心价值所在，以同样输出功率而言，锂离子电池的重量不但比镍氢电池轻一半，体积也小20%。 3放电率: 锂离子电池的充电速度较快，仅需要12小时（h）的时间就可充电，达到最佳状

3、态；同时，锂离子电池的漏电量极少，即使随意放置12周后再拿出来用时，一样能发挥电力、照常工作；锂离子电池的自放电率低8%/月，远低于镍镉电池的30%和镍氢电池的40%。 4锂离子电池没有记忆效应，所以锂离子电池可以在未完全放电的条件下充电而不会降低其容量。但是如果锂离子电池已充足电还要继续充电（过充电），则会损坏电池,锂离子电池是目前应用非常广泛的可充电电池镍镉、镍氢、锂离子电池性能的对比：技术参数 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池工作电压（V） 1.2 1.2 3.6重量比能量(Wh/Kg) 50 65 105-140体积比能量(Wh/l) 150 200 300充放电寿命(次) 500 50

4、0 1000自放电率（%/月） 25-30 30-35 6-9有无记忆效应 有 有 无有无污染 有 无 无（注：充电速率均为1C）正极：钴酸锂（ LiCoO2 ）、镍酸锂（ LiNiO2 ）锰酸锂（ LiMn2 O4）等；负极：人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等等；隔膜：聚乙烯（ PE ）、聚丙稀（ PP ）等组成的单层或者多层的微多孔薄膜；电解液：碳酸丙稀酯（ PC ）、碳酸乙烯酯（ EC ）、二甲基碳酸酯（ DMC ）、二乙基碳酸酯（ DEC ）、甲基乙基碳酸酯（ MEC ）等组成的一元、二元或者三元的混合物 锂电池的组成锂离子电池的反应机理 充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂

5、离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。 放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。 在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极 负极 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。“摇椅式电池”锂离子电池的充电特性锂离子电池的充电特性 锂离子电池开始充电时，电压缓慢上升，充电电流逐渐减小，当电池电压达到4.2V左右时，电池电压基本不变，充电电流继续下降，判断锂离子电

6、池充电是否结束的方法是利用检测它的充电电流，当它的充电电流下降至某一定值时结束充电。例如锂离子电池的充电电流降到40mA（典型值为起始充电电流的5%左右）时结束充电，也可以在检测到锂离子电池达到4.2V时启动定时器，在一定的时延后结束充电。这时充电电路应有一个精度较高的电池电压检测电路，以防止锂离子电池过充电。 过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观的理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因 锂

7、离子电池使用中应注意的问题锂离子电池使用中应注意的问题1.应正确选择与手机匹配的电池，目前锂离子电池有应正确选择与手机匹配的电池，目前锂离子电池有4.1V及及4.2V终终 止充电的不同品种，因此在充电时注意的是止充电的不同品种，因此在充电时注意的是4.1V的电池不能用的电池不能用4.2V 的充电器充电，否则会有过充的危险的充电器充电，否则会有过充的危险(4.1V与与4.2V的充电器用的充的充电器用的充 电器电器IC是不同的是不同的!)。2.电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，因此电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，因此 在购入电池后要经过在购入电池后要经过3

8、5次充电可激活电池，恢复正常容量。次充电可激活电池，恢复正常容量。3.对电池充电时，尽量使用专用充电器充电，环境温度不能超过产品对电池充电时，尽量使用专用充电器充电，环境温度不能超过产品 特性表中所列的温度范围，尤其不能反向充电。特性表中所列的温度范围，尤其不能反向充电。4.锂离子电池放电电流不能超过产品特性表中给出最大放电电流。放锂离子电池放电电流不能超过产品特性表中给出最大放电电流。放 电电流较大时，会产生较高的温度电电流较大时，会产生较高的温度(损耗能量损耗能量)，减少放电时间。，减少放电时间。5.在使用中勿将移动电话电池的正负极部分与金属物品接触，在放置在使用中勿将移动电话电池的正负极

9、部分与金属物品接触，在放置 时也要远离金属物品及温度高的地方以免造成电池的短路。当电池时也要远离金属物品及温度高的地方以免造成电池的短路。当电池 无意间短路时，锂电池内部保护电路会切断供电回路以确保使用者无意间短路时，锂电池内部保护电路会切断供电回路以确保使用者 的安全，将电池取出重新充电便可恢复。的安全，将电池取出重新充电便可恢复。锂离子电池的安全保护性能测试3个项目锂离子电池过充电保护测试是将充满的电池用恒流恒压源持续给电池加载8小时，电压设为2倍的标称电压，电流设为2C5A，电池最终不爆炸、不起火、不漏液；锂离子电池过放电保护测试是以0.2C5A放电至终止电压后，再接个(30n)的负载放电24小时，电池最终不爆炸、不起火、不漏液；短路保护是将充满电的电池在防爆箱内用一根导线连接正负极短路1小时,电池不应爆炸或起火，以1C5A瞬时充电5s后电压应不小于3.6Vn。锂电池的特点 比能量高， 有较宽广的温度使用范围， 放电