鋰離子電池簡介

鋰離子電池（LiIon）早在1912年就已開發(fā)出來，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）中形成負極（傳統(tǒng)鋰電池用鋰或鋰合金作負極）。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、放電時的反應式為（如下圖）：

鋰離子電池的結(jié)構(gòu)

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

最常見的商業(yè)使用的陽極（負極）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)通常是有機碳酸酯的混合物，例如含有鋰離子絡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備中很常見，尤其是移動設備。鋰離子電池的適用領(lǐng)域也很廣泛，例如智能手機，平板電腦和筆記本電腦，無線電控制的車輛，便攜式蒸發(fā)器，無人機等等。甚至有一些巧妙設計的鋰離子電池已用于可穿戴設備中。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LiPo電池不能在市場上買到，我們現(xiàn)在通常用到的鋰聚合物電池實際上是聚合物雜化物或聚合箔袋形式的標準液體電解質(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，否則會有安全問題。

在懸浮板和便攜式蒸發(fā)器等高排放應用中，鋰離子（LiIon）電池發(fā)生了燃燒或爆炸事故。其中一個原因可能是劣質(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高性能電動汽車中使用的鋰離子電池，可以放電至零伏而不會發(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，有些也是會老化的。鋰離子電池更適合于非常高耗電的設備。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，并且需要電路保護才能最安全地使用。

鋰離子電池控制程序

單個鋰離子電池和完整鋰離子電池的充電程序略有不同。

單個鋰離子電池分兩個階段充電：

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，直到達到每個電池的電壓限制。

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），同時通過平衡電路使單個電池的充電狀態(tài)達到相同水平，直到電池平衡。一些快速充電器跳過這個階段。一些充電器通過對每個電池獨立充電來實現(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)電池數(shù)的電壓，隨著電流逐漸向0下降，直到電流低于設定閾值（約3%的初始值）恒定充電電流。

大約每500小時定期加滿一次。當電壓低于4.05V/cell時，建議啟動頂部充電。

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)阻上升會導致端子電壓在負載下下降，從而降低xxx電流消耗。最終，增加電阻會使電池處于一種狀態(tài)，使其無法再支持它所要求的正常放電電流，而不會出現(xiàn)不可接受的電壓降或過熱。

鋰離子電池的形狀

鋰離子電池（不同于整個電池）有各種形狀，通?？梢苑譃樗慕M：

小圓柱體（沒有端子的實心體，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心體）
扁平或袋狀（柔軟、扁平的機身，例如用于手機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（如電動汽車牽引包）