锂离子电池(Li-ion，Lithium Ion Battery)：锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点，因此得到了广泛的应用——现在很多数码设备都使用锂离子电池电池被用作电源，尽管它们的价格相对昂贵。锂离子电池能量密度高，容量是同等重量镍氢电池的1.5～2倍，自放电率极低。此外，锂离子电池几乎没有“记忆效应”、不含有毒物质等优点也是其广泛应用的重要原因。

　　锂离子电池的工作原理

　　锂离子电池 锂离子电池原理结构 锂电池分为锂电池和锂离子电池。目前，手机和笔记本电脑都使用锂离子电池，也就是通常所说的锂电池。目前，锂离子电池用于手机等，但真正的锂电池由于其高风险而未用于日常电子产品。

　　锂离子电池正负极材料

　　锂离子电池正极材料是碳材料，锂离子电池正极材料是含锂的化合物，没有金属锂，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子插层化合物为正极材料的电池的总称。锂离子电池的充放电过程就是锂离子嵌入和脱嵌的过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，伴随着与锂离子等效的电子的嵌入和脱嵌(正极通常以嵌入或脱嵌表示，负极以嵌入或脱嵌表示)。在充放电过程中，

　　锂离子电池具有高能量密度和高平均输出电压。自放电小，每月低于10%。没有记忆效应。宽工作温度范围为-20℃～60℃。循环性能优良，充放电快，充电效率高达100%，输出功率大。持久的。没有环境污染，被称为绿色电池。

　　充电是电池重复使用的重要步骤。锂离子电池的充电过程分为两个阶段：恒流快充阶段(指示灯为红色或黄色)和恒压电流下降阶段(指示灯为绿色)。在恒流快充阶段，电池电压逐渐上升到电池标准电压，然后在控制芯片的控制下切换到恒压阶段。电压不升高，保证不会过充，随着电池电量的升高，电流逐渐减小。到0，最后完成充电。电量统计芯片可以通过记录放电曲线对电池电量进行采样计算。锂离子电池的放电曲线在反复使用后会发生变化。

　　锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过放电导致负极碳片结构塌陷，塌陷会导致锂离子在充电过程中无法嵌入;过度充电会导致过多的锂离子插入到负极碳结构中，导致部分锂离子无法再释放出来。

　　充电容量等于充电电流乘以充电时间。当充电控制电压恒定时，充电电流越大(充电速度越快)，充电功率越小。电池充电速度过快、终止电压控制点不当也会造成电池容量不足。事实上，电池的部分电极活性材料在没有充分反应的情况下停止充电。这种充电不足现象随着循环次数的增加而增加。

　　锂离子电池-锂离子电池电池组件

　　钢壳/铝壳系列：

　　(1) 上下电池盖

　　(2)正极——活性物质一般为钴酸锂

　　(3) 隔膜——一种特殊的复合膜

　　(4)负极——活性物质为碳

　　(5) 有机电解液

　　(6) 电池壳(分为钢壳和铝壳)

　　软包装系列

　　(1)正极——活性物质一般为钴酸锂

　　(2) 隔膜-PP或PE复合膜

　　(3)负极——活性物质为碳

　　(4) 有机电解液

　　(5) 电池壳-铝塑复合膜

　　锂离子电池的工作原理

　　锂离子电池示意图

　　电池充电时，在电池正极上产生锂离子，产生的锂离子通过电解液向负极移动。作为负极的碳具有层状结构。它有许多微孔。到达负极的锂离子嵌入碳层的微孔中。嵌入的锂离子越多，充电容量就越高。同样，当电池放电时(也就是我们使用电池的过程)，嵌入在负极碳层中的锂离子被释放出来，并重新回到正极。返回正极的锂离子越多，放电容量越高。

　　一般锂电池的充电电流设置在0.2C到1C之间。电流越大，充电越快，电池发热越大。此外，过大电流充电会导致容量不足，因为电池内部的电化学反应需要时间。就像倒啤酒一样，倒得太快会产生泡沫，反而会产生不满。对于电池来说，正常使用就是放电的过程。

　　锂电池放电需要注意几点：

　　首先，放电电流不宜过大。过大的电流会导致电池内部发热，从而造成永久性损坏。在手机上，这不是问题，因此您无需考虑。

　　其次，绝对不允许过放电!锂电池最怕过放。一旦放电电压低于2.7V，电池就可能报废。幸运的是，手机电池内部已经安装了保护电路，电压还不足以损坏电池，保护电路会工作并停止放电。从图中可以看出，电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降越快。

　　锂离子电池安全隐患

　　锂离子电池 锂离子电池 锂离子电池的安全问题不仅与电芯材料本身的性质有关，还与电池的制备技术和用途有关。手机电池频繁爆炸，一方面是由于保护电路失效，但更重要的是，材料并没有从根本上解决问题。

　　钴酸锂正极活性材料在小电池方面是一个非常成熟的体系，但在充满电后，正极中仍有大量锂离子残留。过充电时，正极中残留的锂离子会冲向负极。负极上枝晶的形成是使用钴酸锂材料的电池过度充电的必然结果。即使在正常的充放电过程中，也可能有过量的锂离子向负极解离形成枝晶。钴酸锂材料的理论配比为每克能量超过270毫安时，但为了保证其循环性能，实际使用容量仅为理论容量的一半。在使用过程中，由于某些原因(如管理系统损坏)，电池充电电压过高，正极中剩余的一部分锂会释放出来，电解液会沉积在负极表面。金属锂形成枝晶。枝晶刺穿隔膜并形成内部短路。

　　电解液的主要成分是碳酸盐，它的闪点和沸点很低，在一定条件下会燃烧甚至爆炸。如果电池过热，电解液中的碳酸盐会被氧化还原，产生大量的气体和更多的热量。如果没有安全阀或气体来不及通过安全阀释放，电池内压会急剧上升而引起爆炸。

　　聚合物电解质锂离子电池并没有从根本上解决安全问题。它还使用钴酸锂和有机电解液，电解液呈凝胶状，不易泄漏，会引起更剧烈的燃烧。燃烧是聚合物电池的安全性。最大的性问题。

　　电池在使用中也存在一些问题，外部短路或内部短路都会产生数百安培的过大电流。当发生外部短路时，电池瞬间以大电流放电，在内阻上消耗大量能量并产生大量热量。内部短路形成大电流，温度升高导致膜片熔化，短路面积扩大，从而形成恶性循环。

　　为了使单体电池达到3～4.2V的高工作电压，锂离子电池必须采用分解电压大于2V的有机电解液。有机电解质在大电流和高温条件下会被电解，电解会产生气体。导致内压升高，严重破坏外壳。

　　过充电可能导致金属锂析出。在外壳破裂的情况下，直接与空气接触会引起燃烧，同时电解液会被点燃，产生强烈的火焰，气体会迅速膨胀，发生爆炸。

　　另外，对于手机锂离子电池来说，由于使用不当，如挤压、撞击、进水等，电池会膨胀、变形、开裂等，会导致电池短路而引起爆炸。在放电或充电过程中释放热量。

　　锂离子电池安全设计

　　锂离子电池 为避免电池因使用不当造成过放电或过充电，单体锂离子电池内设有三重保护机制。一种是使用开关元件。当电池中的温度升高时，其电阻会增加。当温度过高时，会自动停止供电;二是选择合适的隔板材料。当温度升高到一定值时，隔膜上的微孔会自动溶解，使锂离子无法通过，电池内部反应停止;三是设置安全阀(即电池顶部的排气孔)，当电池内压上升到一定值时，

　　有时，虽然电池本身有安全控制措施，但由于某些原因控制失败，缺少安全阀或气体来不及通过安全阀释放，电池内压会急剧上升，导致爆炸。

　　正常情况下，锂离子电池储存的总能量与其安全性成反比。随着电池容量的增加，电池体积增大，其散热性能变差，发生事故的可能性会大大增加。对于手机用锂离子电池，基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一，这也是大众可以接受的最低标准。对于大容量锂离子电池，尤其是汽车上使用的大容量锂离子电池，采用强制散热尤为重要。

　　选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料。在分子结构上，保证了在充满电的状态下，正极的锂离子已经完全嵌入到负极的碳孔中，从根本上避免了枝晶的产生。同时，锰酸锂稳定的结构使其氧化性能远低于钴酸锂，钴酸锂的分解温度超过100℃。避免因金属锂析出而引起燃烧和爆炸的危险。

　　此外，使用锰酸锂材料还可以大大降低成本。

　　要提高现有安全控制技术的性能，首先要提高锂离子电池单体的安全性能，这对于大容量电池尤为重要。选择具有良好热关断性能的分离器。隔板的作用是让锂离子通过，同时隔离电池的正负极。当温度升高时，在膜片熔化之前关闭，使内阻上升到2000欧姆，内部反应停止。

　　当内部压力或温度达到预设标准时，防爆阀将打开并开始泄压，以防止内部气体积聚过多，变形，最终导致外壳爆裂。

　　提高控制灵敏度，选择更灵敏的控制参数，采用多参数联合控制(这对大容量电池尤为重要)。对于大容量的锂离子电池组，它是由多节电芯串联/并联组成。比如笔记本电脑的电压10V以上，容量大。一般可将3~4个单体电池串联起来满足电压要求，再将2~3个串联的电池组并联，以保证更大的容量。

　　大容量电池组本身必须配备比较完善的保护功能，同时还要考虑两个电路板模块：保护板PCB模块和智能电池电量计板模块。完整的电池保护设计包括：一级保护IC(防止电池过充、过放、短路)、二级保护IC(防止二次过压)、保险丝、LED指示、温度调节和其他组件。

　　在多级保护机制下，即使充电器或笔记本出现异常，笔记本电池也只能切换到自动保护状态。如果情况不严重，重新插电后往往会正常工作。会有爆炸。

　　目前，笔记本电脑和手机使用的锂离子电池底层技术并不安全，需要考虑更安全的结构。

　　总之，随着材料技术的进步和人们对锂离子电池设计、制造、测试和使用要求的理解，未来的锂离子电池会变得更加安全。

　　锂离子电池型

　　用于锂离子电池的锂离子电池充电器 不可充电的锂电池有很多种。目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂-亚硫酰氯电池以及锂等复合电池。

　　1.锂锰电池(LiMnO2)

　　锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、二氧化锰为阴极、有机电解液的一次性电池。电池的主要特点是电池电压高，额定电压为3V(是一般碱性电池的2倍);最终放电电压为2V;比能量大(见上例);放电电压稳定可靠;储存性能好(储存时间3年以上)，自放电率低(年自放电率≤2%);工作温度范围-20℃～+60℃。

　　电池可以制成不同的形状，以满足不同的要求。它有矩形、圆柱形和纽扣形(纽扣型)。

　　可充电锂离子电池

　　可充电锂离子电池是目前手机中使用最广泛的电池，但它比较“吱吱”，在使用过程中不能过度充电或过度放电(会损坏电池或导致其报废)。因此，电池上有保护元件或保护电路，以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池的充电要求非常高。需要保证端接电压精度在1%以内。目前，各大半导体器件制造商已开发出多种锂离子电池充电IC，以确保安全、可靠、快速充电。

　　如今，手机非常普遍。有些手机是镍氢电池，但智能手机是锂离子电池。正确使用锂离子电池对于延长电池寿命非常重要。锂离子电池是目前应用最广泛的锂电池。可根据不同电子产品的要求制作成扁平长方形、圆柱状、长方形和纽扣式，还有由若干个电池串联组成的电池组。锂离子电池的额定电压为3.6V(部分产品为3.7V)。充满电时的最终充电电压与电池的正极材料有关：负极材料为石墨4.2V;阳极材料为4.1V焦炭。不同负极材料的内阻也不同，焦炭负极的内阻稍大，放电曲线也略有不同，如图1所示。一般称为4.1V锂离子电池和4.2V锂离子电池。目前使用的电池大多为4.2V，锂离子电池的终止放电电压为2.5V～2.75V(电池厂给出工作电压范围或终止放电电压，各参数。

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