1、锂电池基本知识锂是一种金属元素，其化学符号为 Li(其英文名为 lithium)，是一种银白色、十分柔软、化学性能活泼的金属，在金属中是最轻的。它除了应用于原子能工业外，可制造特种合金、特种玻璃(电视机上用的荧光屏玻璃)及锂电池。在锂电池中它用作电池的阳极。 锂电池也分成两大类：不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能(或者还原性能极差)。而可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池)。它能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的，如电能化学能锂电池的主要特点。 灵巧型便携式电子产品要求尺寸小重
2、量轻，但电池的尺寸及重量与其它电子元器件相比往往是最大的最重的。例如，想当年的“大哥大”是相当“粗大、笨重” ，而今天的手机是如此的轻巧。其中电池的改进是起了重要作用的：过去是镍镉电池，现在是锂离子电池。 锂电池的最大特点是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或 Wh/L来表示。Wh 是能量的单位，W 是瓦、h 是小时；kg 是千克(重量单位)，L 是升(体积单位)。这里举一个例来说明：5 号镍镉电池的额定电压为 12V ，其容量为 800mAh，则其能量为 096Wh(12V08Ah) 。同样尺寸的 5号锂二氧化锰电池的额定电压为 3V，其容量为
3、 1200mAh，则其能量为 36Wh 。这两种电池的体积是相同的，则锂二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的 375倍! 一节 5号镍镉电池约重 23g，而一节 5号锂二氧化锰电池约重 18g。一节锂二氧化锰电池为 3V，而两节镍镉电池才 24V 。所以采用锂电池时电池数量少(使便携式电子产品体积减孝重量减轻)，并且电池的工作寿命长。 另外，锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。 锂电池的缺点是价格昂贵，所以目前尚不能普遍应用，主要应用于掌上计算机、PDA、通信设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加，锂电
4、池的价格将会不断地下降，应用上也会更普遍。不可充电的锂电池有多种，目前常用的有锂二氧化锰电池、锂亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。本文仅介绍前两种最常用的。1、锂二氧化锰电池(LiMnO2) 锂二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极，并采用有机电解液的一次性电池。该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)；终止放电电压为 2V；比能量大(见上面举的例子)；放电电压稳定可靠；有较好的储存性能(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2060。 该电池可以做成不同的外形以满足不同要求，它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。圆柱形的也有不同
5、的直径及高度尺寸。这里列举大家较熟悉的1(尺寸代码 D)、2(尺寸代码 C)及 5(尺寸代码 AA)电池的主要参数。 CR表示为圆柱形锂二氧化锰电池；五位数字中，前两位表示电池的直径,后三位表示带一位小数的高度。例如，CR14505，其直径为14mm，高度为 505mm( 这种型号是通用的)。 这里要指出的是不同工厂生产的同型号的电池其参数可能有些差别。另外，标准放电电流值是较小的，实际放电电流可以大于标准放电电流，并且连续放电及脉冲放电的允许放电电流也不同，由电池厂提供有关数据。例如，力兴电源公司生产的 CR14505给出最大连续放电电流为1000mA，最大脉冲放电电流可达 2500mA。
6、照相机中用的锂电池多半是锂二氧化锰电池。这里将照相机中常用的锂二氧化锰电池列入表 2，供参考。 纽扣式(扣式)电池尺寸较小，其直径为 125 245mm ，高度为 16 50mm 。几种较常用的扣式电池如表 3所示。 CR为圆柱形锂二氧化锰电池，后四位数字中前两位为电池的直径尺寸，后两位为带小数点的高度尺寸。例如，CR1220 的直径为 125mm( 不包括小数点后的数)，其高度为 20mm 。这种型号表示方法是国际通用的。 这种扣式电池常用于时钟、计算器、电子记事本、照相机、助听器、电子游戏机、IC 卡、备用电源等。2、锂亚硫酰氯电池(LiSOCl2) 锂亚硫酰氯电池是比能量最高的一种，目前
7、可达到 500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的额定电压是 36V ，以中等电流放电时具有极其平坦的 34V 放电特性(可在 90容量范围内平坦地放电，保持不大的变化)。电池可以在4085范围内工作，但在40时的容量约为常温容量的 50。自放电率低(年自放电率1)、储存寿命长达 10年以上。 以 1(尺寸代码 D)镍镉电池与 1锂亚硫酰氯电池的比能量作一个比较：1镍镉电池的额定电压为 12V ，容量为5000mAh；1锂亚硫酰氯的额定电压为 36V ，容量为 10000mAh，则后者的比能量比前者大 6倍! 应用注意事项 上述两种锂电池是一次性电池，不可充电(充电时有危险!)；电池正负极
8、之间不可短路；不可以过大电流放电(超过最大放电电流放电)；电池使用至终止放电电压时，应从电子产品中及时取出；用完的电池不可挤压、焚烧及拆卸；不可超过规定温度范围使用。 由于锂电池的电压高于普通电池或镍镉电池，使用时不要搞错以免损坏电路。通过熟悉型号中的 CR、ER 就可以知道它的种类及额定电压。在购买新电池时，一定要按原来的型号来买，否则会影响电子产品性能.可充电锂离子电池 可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池，但它较为“娇气”，在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。 锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在 1%
9、之内，目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的 IC，以保证安全、可靠、快速地充电。现在手机已十分普遍，手机中一部分是镍氢电池，但灵巧型的手机则是锂离子电池。正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池，它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，并且有由几个电池串联在一起组成的电池组。 锂离子电池的额定电压为 3.6V(有的产品为 3.7V)。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的 4.2V；阳极材料为焦炭的 4.1V。不同阳极材料的内阻也不同，焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也略有差别，如图 1所示。
10、一般称为 4.1V锂离子电池及 4.2V锂离子电池。现在使用的大部分是 4.2V的，锂离子电池的终止放电电压为 2.5V2.75V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同)。低于终止放电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害。锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间(内部会产生较高的温度而损耗能量)。因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中应小于最大放电电流。 锂离子电池对温度有一定要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围。 锂离子电池对充电的要求是很高的，它要求精密的充电电路以保证充电的安全。终止充电电压精度允差为额定值的1%(例如:
11、充 4.2V的锂离子电池，其允差为0.042V)，过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议，并要求有限流电路以免发生过流(过热)。一般常用的充电率为 0.25C1C（C 是电池的容量，如C=800mAh，1C 充电率即充电电流为 800mA）。在大电流充电时往往要检测电池温度，以防止过热损坏电池或产生爆炸。锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电，其充电特性如图 2所示。这是一种 800mAh容量的电池，其终止充电电压为 4.2V。电池以 800mA(充电率为 1C)恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近 4.2
12、V时，改成 4.2V恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为 1/10C(约 80mA)时，认为接近充满，可以终止充电(有的充电器到 1/10C后启动定时器，过一定时间后结束充电)。 锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时，会造成电池的损坏或降低使用寿命。应用注意事项:锂离子电池应用注意事项除与上述不可充电的锂电池相同外，在充电方面还应注意以下几点：1. 锂离子电池有 4.1V及 4.2V终止充电的不同品种，因此在充电时注意的是 4.1V的电池不能用 4.2V的充电器充电，否则会有过充的危险(4.1V 与 4.2V的充电器用的充电器 IC是不同的!)。 2. 对电池充电时
13、，其环境温度不能超过产品特性表中所列的温度范围。3. 不能反向充电。4. 不能用充镍镉电池的充电器(充三节镍镉电池的)来充锂离子电池(虽然额定电压一样，都是 3.6V)，但充电方式不同，容易造成过充。 在放电方面应注意以下几点： 1. 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(损耗能量)，减少放电时间，若电池中无保护元件会产生过热而损坏电池。 2. 不同温度下放电曲线是不同的，如图 5所示。从图中可以看出，在不同的温度下，其放电电压及放电时间也不同。在-20放电时情况最差。在贮存方面： 1. 电池若长期贮存，要保持在 50%放电态。 2. 电池应
14、保存在低温、干燥坏境中。 3. 要远离热源，也不要置于阳光直射的地方。Li-MnO2电池的检验 #15 检验程序可根据用户而变化，但一般包括：a) 外观检验b) 尺寸检验c) 开路电压检验（检出异常：零电压 低电压 高电压；电压表：阻抗100k/V，精度0.5 级）d) 负载电压检验（检查电池的良好工作和钝化状态）e) 放电检验（评价电池的容量：C = It （mAh）二次锂电池的优势是什幺?1. 高的能量密度 2. 高的工作电压 3. 无记忆效应 4. 循环寿命长 5. 无污染 6. 重量轻 7. 自放电小 锂聚合物电池具有哪些优点?1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的
15、固体。 2. 可制成薄型电池：以3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至 0.5mm。 3. 电池可设计成多种形状 4. 电池可弯曲变形：高分子电池最大可弯曲 900左右 5. 可制成单颗高电压：液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压，高分子电池由于本身无液体，可在单颗内做成多层组合来达到高电压。 7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍 IEC规定锂电池标准循环寿命测试为: 电池以 0.2C放至 3.0V/支后 1. 1C恒流恒压充电到 4.2V截止电流 20mA搁置 1小时再以 0.2C放电至 3.0V(一个循环) 反复循环 500次后容量应在初容量的 60%以上 国家标准规定锂电
16、池的标准荷电保持测试为(IEC 无相关标准). 电池在 25摄氏度条件下以 0.2C放至 3.0/支后,以1C恒流恒压充电到 4.2V,截止电流 10mA,在温度为 20+_5下储存 28天后,再以 0.2C放电至 2.75V计算放电容量 什么是二次电池的自放电？不同类型电池的自放电率是多少？自放电又称荷电保持能力，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言，自放电主要受制造工艺，材料，储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言，电池储存温度越低，自放电率也越低，但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用，BYD 常规电池要求储存温度范围为
17、-2045。电池充满电开路搁置一段时间后，一定程度的自放电属于正常现象。IEC 标准规定镍镉及镍氢电池充满电后，在温度为 20度湿度为 65%条件下，开路搁置 28天，0.2C 放电时间分别大于 3小时和 3小时 15分即为达标。与其它充电电池系统相比，含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低，在 25下大约为 10%/月。什么是电池的内阻怎样测量?电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值. 交流内阻测试方法为:利
18、用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个 1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值. 什么是电池的内压？电池正常内压一般为多少?电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料制造工艺,结构等使用过程因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高: 如果复合反应的速度低于分解反应的速度,产生的气体来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高。什么是内压测试? 锂电池内压测试为:(UL 标准) 模拟电池在海拔高度为 15240m的高空(低气压 11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓. 具体步骤:将电池
19、 1C充电恒流恒压充电到 4.2V,截止电流 10mA ,然后将其放在气压为 11.6Kpa,温度为(20+_3)的低压箱中储存 6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液.环境温度对电池性能有何影响？在所有的环境因素中，温度对电池的充放电性能影响最大，在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关，电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降，电极的反应率也下降，假设电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反，即电池输出功率会上升，温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快，传送温度下降，传送减慢，电池充放电性能也会受到影响。但温度太高，超过 45，会破坏电池内的
20、化学平衡，导致副反应。过充电的控制方法有哪些？为了防止电池过充，需要对充电终点进行控制，当电池充满时，会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充： 1. 峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点; 2. dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点;3. T控制:电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大; 4. -V控制:当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值 5. 计时控制:通过设置一定的充电时间来控制充电终点,一般设定要充进 130%标称容量所需的时间来控制; 6. TCO控制:考虑电池的安全和特性应当避免高温(高
21、温电池除外)充电,因此当电池温度升高 60时应当停止充电。 什么是过充电？对电池性能有何影响？过充电是指电池经一定充电过程充满电后，再继续充电的行为。 由于在设计时，负极容量比正极容量要高，因此，正极产生的气体透过隔膜纸与负极产生的镉复合。故一般情况下，电池的内压不会有明显升高，但如果充电电流过大，或充电时间过长，产生的氧气来不及被消耗，就可能造成内压升高，电池变形，漏液，等不良现象。同时，其电性能也会显着降低。 什么是过放电？对电池性能有何影响？电池放完内部储存的电量，电压达到一定值后，继续放电就会造成过放电，通常根据放电电流来确定放电截止电压。0.2C-2C 放电一般设定 1.0V/支,3
22、C 以上如 5C或 10C放电设定为 0.8V/支,电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放，或反复过放对电池影响更大。一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。 不同容量的电池组合在一起使用会出现什幺问题? 如果将不同容量或新旧电池混在一起使用,有可能出现漏液,零电压等现象。这是由于充电过程中，容量差异导致充电时有些电池被过充，有些电池未充满电，放电时有容量高的电池未放完电，而容量低的则被过放。如此恶性循环，电池受到损害而漏液或低（零）电压。 什么是电池的爆炸？怎样预防电池爆炸? 电池内的任何部分的固态物质瞬间排
23、出，被推至离电池 25cm以上的距离，称为爆炸。判别电池爆炸与否，采用下述条件实验。将一网罩住实验电池，电池居于正中，距网罩任何一边为 25cm。网的密度为 6-7根/cm，网线采用直径为 0.25mm的软铝线，如果实验无固体部分通过网罩，证明该电池未发生爆炸。锂电池串联问题 由于电池在生产过程中，从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序。即使经过严格的检测程序，使每组电源的电压、电阻、容量一致，但使用一段时间，也会产生这样或那样的差异。如同一位母亲生的双胞胎，刚生下时可能长得一模一样，做为母亲都很难分辨。然而，在两个孩子不断成长时，就会产生这样或那样的差异锂动力电池也是这样。使用一段时间产生差异
24、后，采用整体电压控制的方式是难以适用于锂动力电池的，如一个 36V的电池堆，必须用 10只电池串联。整体的充电控制电压是 42V，而放电控制电压是26V。用整体电压控制方式，初始使用阶段由于电池一致性特别好，也许不会出现什么问题。在使用一段时间以后电池内阻和电压产生波动，形成不一致的状态， （不一致是绝对的，一致性是相对的）这种时候仍然使用整体电压控制是不能达到其目的的。例如 10只电池放电时其中两只电池的电压在 2.8V，四只电池的电压是 3.2V，四只是 3.4V，现在的整体电压是 32V，我们让它继续放电一直工作到 26V。这样，那两只 2.8V的电池就低于 2.6V 处于了过放状态。锂
25、电池几次过放就等于报废。反之，用整体电压控制充电的方式进行充电，也会出现过充的状况。比如用上述 10只电池当时的电压状态进行充电。整体电压达到 42V时，那两只 2.8V的电池处于“饥饿“的状态，而迅速吸收电量，就会超过 4.2V，而过充的超过 4.2V的电池，不仅由于电压过高产生报废，甚至还会发生危险，这就是锂动力电池的特性。 锂离子电池的额定电压为3.6V(有的产品为 3.7V)。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的 4.2V；阳极材料为焦炭的 4.1V。不同阳极材料的内阻也不同，焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也略有差别，如图 1所示。一般称为 4.1V锂离子电池及 4.2V锂离子电池。现在使用的大部分是 4.2V的，锂离子电池的终止放电电压为 2.5V2.75V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同)。低于终止放电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害。 便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。除大家较熟悉的高性能碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来开发的锂电池。
