鋰離子電池名稱簡介

　　鋰離子電池（Li-ion Batteries）是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰電池。舉例來講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不需充電。這種電池也可以充電，但循環(huán)性能不好，在充放電循環(huán)過程中，容易形成鋰枝晶，造成電池內(nèi)部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池。是現(xiàn)代高性能電池的代表。

　　鋰離子電池的廣泛用途

　　發(fā)展高科技的目的是為了使其更好的服務(wù)于人類。鋰離子電池自1990年問世以來，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用于社會。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了許多領(lǐng)域，象大家熟知的移動電話、筆記本電腦、小型攝像機等等，且越來越多的國家將該電池應(yīng)用于軍事用途。應(yīng)用表明，鋰離子電池是一種理想的小型綠色電源。

　　鋰離子電池的主要構(gòu)成

　　（1）正極--活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，現(xiàn)在又出現(xiàn)了鎳鈷錳酸鋰材料，電動自行車則用磷酸鐵鋰，導(dǎo)電集流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔

　?。?）隔膜--一種特殊的復(fù)合膜，可以讓離子通過，但卻是電子的絕緣體

　?。?）負極--活性物質(zhì)為石墨，或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳，導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔

　　（4）有機電解液--溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液

　?。?）電池外殼--分為鋼殼（現(xiàn)在方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負極引出端

　　鋰離子電池的優(yōu)越性能

　　我們經(jīng)常說的鋰離子電池的優(yōu)越性是針對于傳統(tǒng)的鎳鎘電池（Ni/Cd）和鎳氫電池（Ni/MH）來講的。那么，鋰離子電池究竟好在哪里呢？

　?。?）工作電壓高

　?。?）比能量大

　?。?）循環(huán)壽命長

　　（4）自放電率低

　?。?）無記憶效應(yīng)

　　（6）無污染

　　以下是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對比：

　　技術(shù)參數(shù)鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池

　　工作電壓（V）1.21.23.6

　　重量比能量（Wh/Kg）5065105-140

　　體積比能量（Wh/l）150200300

　　充放電壽命（次）5005001000

　　自放電率（%/月）25-3030-356-9

　　有無記憶效應(yīng)有有無

　　有無污染有無無

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　　鋰離子電池的工作原理

　　鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。目前手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池，而真正的鋰電池由于危險性大，很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌（習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為"搖椅電池".

　　充電是電池重復(fù)使用的重要步驟，鋰離子電池的充電過程分為兩個階段：恒流快充階段和恒壓電流遞減階段。恒流快充階段，電池電壓逐步升高到電池的標準電壓，隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段，電壓不再升高以確保不會過充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到設(shè)定的值，而終完成充電。電量統(tǒng)計芯片通過記錄放電曲線可以抽樣計算出電池的電量。鋰離子電池在多次使用后，放電曲線會發(fā)生改變，鋰離子電池雖然不存在記憶效應(yīng)，但是充、放電不當(dāng)會嚴重影響電池性能。

　　鋰離子電池的組裝過程

　　鋰離子電池的工藝技術(shù)非常嚴格、復(fù)雜，這里只能簡單介紹一下其中的幾個主要工序。

　　（1）制漿

　　用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負極活性物質(zhì)混合，經(jīng)高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負極物質(zhì)。

　?。?）涂膜

　　將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面，烘干，分別制成正負極極片。

　　（3）裝配

　　按正極片--隔膜--負極片--隔膜自上而下的順序放好，經(jīng)卷繞制成電池極芯，再經(jīng)注入電解液、封口等工藝過程，即完成電池的裝配過程，制成成品電池。

　?。?）化成

　　用專用的電池充放電設(shè)備對成品電池進行充放電測試，對每一只電池都進行檢測，篩選出合格的成品電池，待出廠。

　　鋰離子電池的安全特性

　　鋰離子電池已非常廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活中，所以它的安全性能應(yīng)該是鋰離子電池的項考核指標。對于鋰離子電池安全性能的考核指標，國際上規(guī)定了非常嚴格的標準，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足以下條件。

　?。?）短路：不起火，不爆炸

　　（2）過充電：不起火，不爆炸

　?。?）熱箱試驗：不起火，不爆炸（150℃恒溫10min）

　?。?）針剌：不爆炸（用Ф3mm釘穿透電池）

　?。?）平板沖擊：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高處砸向電池）

　　（6）焚燒：不爆炸（煤氣火焰燒烤電池）

　　鋰離子電池安全特性是如何實現(xiàn)的？

　　為了確保鋰離子電池安全可靠的使用，們進行了非常嚴格、周密的電池安全設(shè)計，以達到電池安全考核指標。

　?。?）隔膜135℃自動關(guān)斷保護

　　采用國際先進的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達到120℃的情況下，復(fù)合膜兩側(cè)的PE膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達到135℃時，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可靠。

　　（2）向電液中加入添加劑

　　在電池過充，電池電壓高于4.2v的條件下，電液添加劑與電液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大副增加，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫。

　　（3）電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)

　　電池蓋采用刻痕防爆結(jié)構(gòu)，電池升溫時，電池內(nèi)部活化過程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹，電池內(nèi)壓加大，壓力達到一定程度刻痕破裂、放氣。

　?。?）各種環(huán)境濫用試驗

　　進行各項濫用試驗，如外部短路、過充、針刺、平板沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時對電池進行溫度沖擊試驗和振動、跌落、沖擊等力學(xué)性能試驗，考察電池在實際使用環(huán)境下的性能情況。

　　鋰離子電池是一種新型綠色環(huán)保電池

　　"愛護環(huán)境，保護地球"是我們每一個人義不容辭的責(zé)任。如何把我們的環(huán)境理念在行動上反應(yīng)出來呢？

　　作為電池消費者，應(yīng)該購買、使用新型綠色環(huán)保電池；作為電池制造商，應(yīng)該生產(chǎn)新型綠色環(huán)保電池。只有經(jīng)過大家的共同努力，才能創(chuàng)建、保護我們美麗和諧的自然環(huán)境。

　　新型綠色環(huán)保電池是指近年來已投入使用或正在研制開發(fā)的一類高性能、無污染的電池。目前已經(jīng)大量使用的鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池和正在推廣使用的無汞堿性鋅錳電池以及正在研制開發(fā)的鋰或鋰離子塑料電池、燃料電池、電化學(xué)貯能超級電容器都屬于新型綠色環(huán)保電池的范疇。此外，目前已廣泛應(yīng)用的利用太陽能進行光電轉(zhuǎn)換的太陽電池（又稱光伏發(fā)電），也屬于這一范疇。