鋰離子電池簡(jiǎn)介

鋰離子電池（LiIon）早在1912年就已開發(fā)出來(lái)，但直到1995年索尼采用它們才開始普及。鋰離子（Li-Ion）電池是一種可充電電池，其能量容量是鎳鎘電池的兩倍，具有更高的穩(wěn)定性和安全性。鋰離子電池使用液態(tài)鋰基材料作為其電極之一。

它是把鋰離子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成負(fù)極（傳統(tǒng)鋰電池用鋰或鋰合金作負(fù)極）。正極材料常用LixCoO2，也用LixNiO2和LixMnO4，電解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基碳酸酯（DMC）。

鋰離子二次電池充、放電時(shí)的反應(yīng)式為（如下圖）：

鋰離子電池的結(jié)構(gòu)

鋰離子電池的三個(gè)主要功能部件是正負(fù)極和電解液。通常，傳統(tǒng)鋰離子電池的負(fù)極由碳制成。正極通常是金屬氧化物。所述電解質(zhì)是鋰鹽在有機(jī)溶劑中。電極的電化學(xué)作用在陽(yáng)極和陰極之間反轉(zhuǎn)，這取決于電流流過(guò)電池的方向。

最常見的商業(yè)使用的陽(yáng)極（負(fù)極）是石墨，在其完全鋰化的LiC6狀態(tài)下，xxx容量為372mAh/g。正極一般是三種材料中的一種：層狀氧化物（如鈷酸鋰）、聚陰離子（如磷酸鐵鋰）或尖晶石（如鋰錳氧化物）。最近，含有石墨烯的電極（基于石墨烯的2D和3D結(jié)構(gòu)）也被用作鋰電池電極的組件。

電解質(zhì)通常是有機(jī)碳酸酯的混合物，例如含有鋰離子絡(luò)合物的碳酸亞乙酯或碳酸二乙酯。這些非水性電解質(zhì)通常使用非配位陰離子鹽，例如六氟磷酸鋰(LiPF6）、六氟砷酸鋰一水合物（LiAsF6）、高氯酸鋰（LiClO4）、四氟硼酸鋰（LiBF4)，和三氟甲磺酸鋰(LiCF3所以3）。

鋰離子電池在各種設(shè)備中很常見，尤其是移動(dòng)設(shè)備。鋰離子電池的適用領(lǐng)域也很廣泛，例如智能手機(jī)，平板電腦和筆記本電腦，無(wú)線電控制的車輛，便攜式蒸發(fā)器，無(wú)人機(jī)等等。甚至有一些巧妙設(shè)計(jì)的鋰離子電池已用于可穿戴設(shè)備中。鋰離子電池（Li-Ion）與鋰聚合物（LiPo）電池相比。由于室溫性能差，真正的鋰聚合物L(fēng)iPo電池不能在市場(chǎng)上買到，我們現(xiàn)在通常用到的鋰聚合物電池實(shí)際上是聚合物雜化物或聚合箔袋形式的標(biāo)準(zhǔn)液體電解質(zhì)。軟包鋰聚合物液體電池仍然需要產(chǎn)品中的硬殼以防止膨脹，否則會(huì)有安全問(wèn)題。

在懸浮板和便攜式蒸發(fā)器等高排放應(yīng)用中，鋰離子（LiIon）電池發(fā)生了燃燒或爆炸事故。其中一個(gè)原因可能是劣質(zhì)甚至可能不是鋰離子電池。例如，我們知道的特斯拉，它的S高性能電動(dòng)汽車中使用的鋰離子電池，可以放電至零伏而不會(huì)發(fā)生事故。所以，選擇一款高性能的合適的鋰離子電池，具體要看他應(yīng)用的范圍。鋰離子電池具有更好的低溫放電性能，工作溫度范圍為-20’C-60’C。但是注意了，不使用的話，有些也是會(huì)老化的。鋰離子電池更適合于非常高耗電的設(shè)備。最后，小格提醒大家，鋰聚合物電池和鋰離子電池都需要特殊的智能充電器，并且需要電路保護(hù)才能最安全地使用。

鋰離子電池控制程序

單個(gè)鋰離子電池和完整鋰離子電池的充電程序略有不同。

單個(gè)鋰離子電池分兩個(gè)階段充電：

恒流(CC)。

恒壓(CV)。

鋰離子電池（一組串聯(lián)的鋰離子電池）分三個(gè)階段充電：

恒流。

平衡（電池平衡后不需要）。

恒壓。

在恒流階段，充電器以穩(wěn)定增加的電壓向電池施加恒流，直到達(dá)到每個(gè)電池的電壓限制。

在平衡階段，充電器降低充電電流（或循環(huán)充電和關(guān)閉以降低平均電流），同時(shí)通過(guò)平衡電路使單個(gè)電池的充電狀態(tài)達(dá)到相同水平，直到電池平衡。一些快速充電器跳過(guò)這個(gè)階段。一些充電器通過(guò)對(duì)每個(gè)電池獨(dú)立充電來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡。

在恒壓階段，充電器向電池施加等于xxx電池電壓乘以串聯(lián)電池?cái)?shù)的電壓，隨著電流逐漸向0下降，直到電流低于設(shè)定閾值（約3%的初始值）恒定充電電流。

大約每500小時(shí)定期加滿一次。當(dāng)電壓低于4.05V/cell時(shí)，建議啟動(dòng)頂部充電。

鋰離子電池的性能

比能量密度：100～250W·h/kg（360～900kJ/kg）

體積能量密度：250至680W·h/L（900至2230J/cm3）

比功率密度：300至1500W/kg（20秒和285W·h/L）

由于鋰離子電池可以有多種正負(fù)極材料，因此能量密度和電壓也隨之變化。開路電壓比更高的水溶液系電池（如鉛酸，鎳金屬氫化物和鎳鎘）。內(nèi)阻隨著循環(huán)和老化而增加。內(nèi)阻上升會(huì)導(dǎo)致端子電壓在負(fù)載下下降，從而降低xxx電流消耗。最終，增加電阻會(huì)使電池處于一種狀態(tài)，使其無(wú)法再支持它所要求的正常放電電流，而不會(huì)出現(xiàn)不可接受的電壓降或過(guò)熱。

鋰離子電池的形狀

鋰離子電池（不同于整個(gè)電池）有各種形狀，通?？梢苑譃樗慕M：

小圓柱體（沒有端子的實(shí)心體，如舊筆記本電池中使用的那些）
大圓柱體（帶有大螺紋端子的實(shí)心體）
扁平或袋狀（柔軟、扁平的機(jī)身，例如用于手機(jī)和新型筆記本電腦的電池；這些是鋰離子聚合物電池。
帶有大螺紋端子的剛性塑料外殼（如電動(dòng)汽車牽引包）