鋰離子電池考題(鋰電原理知識)

1.鋰電原理知識

鋰電池原理

鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結構的碳.常見(jiàn)的正極材料主要成分為 LiCoO2 ，充電時(shí)，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中.放電時(shí)，鋰離子則從片層結構的碳中析出，重新和正極的化合物結合.鋰離子的移動(dòng)產(chǎn)生了電流.

化學(xué)反應原理雖然很簡(jiǎn)單，然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，需要考慮的實(shí)際問(wèn)題要多得多：正極的材料需要添加劑來(lái)保持多次充放的活性，負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子；填充在正負極之間的電解液，除了保持穩定，還需要具有良好導電性，減小電池內阻.

雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應，記憶效應的原理是結晶化，在鋰電池中幾乎不會(huì )產(chǎn)生這種反應.但是，鋰離子電池在多次充放后容量仍然會(huì )下降，其原因是復雜而多樣的.主要是正負極材料本身的變化，從分子層面來(lái)看，正負極上容納鋰離子的空穴結構會(huì )逐漸塌陷、堵塞；從化學(xué)角度來(lái)看，是正負極材料活性鈍化，出現副反應生成穩定的其他化合物.物理上還會(huì )出現正極材料逐漸剝落等情況，總之最終降低了電池中可以自由在充放電過(guò)程中移動(dòng)的鋰離子數目.

過(guò)度充電和過(guò)度放電，將對鋰離子電池的正負極造成永久的損壞，從分子層面看，可以直觀(guān)的理解，過(guò)度放電將導致負極碳過(guò)度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷，過(guò)度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負極碳結構里去，而使得其中一些鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái).這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因.

不適合的溫度，將引發(fā)鋰離子電池內部其他化學(xué)反應生成我們不希望看到的化合物，所以在不少的鋰離子電池正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑.在電池升溫到一定的情況下，復合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性，電池內阻增大直到斷路，電池不再升溫，確保電池充電溫度正常.

而深充放能提升鋰離子電池的實(shí)際容量嗎？專(zhuān)家明確地告訴我，這是沒(méi)有意義的.他們甚至說(shuō)，所謂使用前三次全充放的“激活”也同樣沒(méi)有什么必要.然而為什么很多人深充放以后 Battery Information 里標示容量會(huì )發(fā)生改變呢 ？ 后面將會(huì )提到.

鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片.其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID 、充電狀態(tài)、放電次數等數值.這些數值在使用中會(huì )逐漸變化.我個(gè)人認為，使用說(shuō)明中的“使用一個(gè)月左右應該全充放一次”的做法主要的作用應該就是修正這些寄存器里不當的值，使得電池的充電控制和標稱(chēng)容量吻合電池的實(shí)際情況.

充電控制芯片主要控制電池的充電過(guò)程.鋰離子電池的充電過(guò)程分為兩個(gè)階段，恒流快充階段（電池指示燈呈黃色時(shí)）和恒壓電流遞減階段 （ 電池指示燈呈綠色閃爍.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入恒壓階段，電壓不再升高以確保不會(huì )過(guò)充，電流則隨著(zhù)電池電量的上升逐步減弱到 0 ，而最終完成充電.

電量統計芯片通過(guò)記錄放電曲線(xiàn)（電壓，電流，時(shí)間）可以抽樣計算出電池的電量，這就是我們在 Battery Information 里讀到的 wh. 值.而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線(xiàn)是會(huì )改變的，如果芯片一直沒(méi)有機會(huì )再次讀出完整的一個(gè)放電曲線(xiàn)，其計算出來(lái)的電量也就是不準確的.所以我們需要深充放來(lái)校準電池的芯片.

2.鋰電池的知識

按照標準的時(shí)間和程序充電，即使是前三次也要如此進(jìn)行

“前三次充電要充12小時(shí)以上”的說(shuō)法，明顯是從鎳電池（如鎳鎘和鎳氫）延續下來(lái)的說(shuō)法。所以這種說(shuō)法，可以說(shuō)一開(kāi)始就是 誤傳。鋰電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區別，而且可以非常明確的告訴大家，我所查閱過(guò)的所有嚴肅的正式技術(shù)資料都強調過(guò)充和過(guò)放電會(huì )對鋰電池、特別是液體鋰離子電池造成巨大的傷害。因而充電最好按照標準時(shí)間和標準方法充電，特別是不要進(jìn)行超過(guò)12個(gè)小時(shí)的超長(cháng)充電。

循環(huán)壽命 （10%DOD）: >1000次

循環(huán)壽命 （100%DOD）: >200次

其中DOD是放電深度的英文縮寫(xiě)

你需要充電以應付預計即將到來(lái)的會(huì )導致通訊繁忙的重要事件的時(shí)候，即使在電池尚有很多余電時(shí)，那么你也只管提前充電，因為你并沒(méi)有真正損失“1”次充電循環(huán)壽命，也就是“0.x”次而已，而且往往這個(gè)x會(huì )很小。

和長(cháng)充電一樣流傳甚廣的一個(gè)說(shuō)法，就是“盡量把電池電量用完，用到自動(dòng)關(guān)機”。這其實(shí)是鎳電池的做法，目的是避免記憶效應發(fā)生，不幸的是它也在鋰電池上流傳之今。曾經(jīng)有人因為手機電池電量過(guò)低的警告出現后，仍然不充電繼續使用一直用到自動(dòng)關(guān)機的例子。結果這個(gè)例子中的手機在后來(lái)的充電及開(kāi)機中均無(wú)反應，不得不送客服檢修。這其實(shí)就是由于電池因過(guò)度放電而導致電壓過(guò)低，以至于不具備正常的充電和開(kāi)機條件造成的。

3.關(guān)于電池的知識

傳統電池指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復合容器的部分空間。隨著(zhù)科技的進(jìn)步，電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置。如太陽(yáng)能電池。 [編輯本段]電池簡(jiǎn)介 電池的性能參數主要有電動(dòng)勢、容量、比能量和電阻。電動(dòng)勢等于單位正電荷由負極通過(guò)電池內部移到正極時(shí)，電池非靜電力（化學(xué)力）所做的功。電動(dòng)勢取決于電極材料的化學(xué)性質(zhì)，與電池的大小無(wú)關(guān)。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量，通常用安培小時(shí)作單位。在電池反應中，1千克反應物質(zhì)所產(chǎn)生的電能稱(chēng)為電池的理論比能量。電池的實(shí)際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物并不全按電池反應進(jìn)行，同時(shí)電池內阻也要引起電動(dòng)勢降，因此常把比能量高的電池稱(chēng)做高能電池。電池的面積越大，其內阻越小。

電池的能量?jì)Υ嬗邢蓿姵厮茌敵龅目傠姾闪拷凶鏊娜萘浚ǔＳ冒才嘈r(shí)作單位，它也是電池的一個(gè)性能參數。電池的容量與電極物質(zhì)的數量有關(guān)，即與電極的體積有關(guān)。

實(shí)用的化學(xué)電池可以分成兩個(gè)基本類(lèi)型：原電池與蓄電池[1]。原電池制成后即可以產(chǎn)生電流，但在放電完畢即被廢棄。蓄電池又稱(chēng)為二次電池，使用前須先進(jìn)行充電，充電后可放電使用，放電完畢后還可以充電再用。蓄電池充電時(shí)，電能轉換成化學(xué)能；放電時(shí)，化學(xué)能轉換成電能的。

4.有關(guān)鋰里子電池方面的知識

鋰離子電池（Li-ion Batteries）是鋰電池發(fā)展而來(lái)。

所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰電池。舉例來(lái)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.這種電池也可能充電，但循環(huán)性能不好，在充放電循環(huán)過(guò)程中，容易形成鋰枝晶，造成電池內部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。

后來(lái)，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負極，以含鋰的化合物作正極，在充放電過(guò)程中，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當對電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運動(dòng)到負極。

而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過(guò)程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出， 又運動(dòng)回正極。

回正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。

在Li-ion的充放電過(guò)程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動(dòng)狀態(tài)。Li-ion Batteries就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象運動(dòng)員一樣在搖椅來(lái)回奔跑。

所以L(fǎng)i-ion Batteries又叫搖椅式電池。

5.手機鋰電池知識有哪些

一、第一次充電必須連續充電24小時(shí)。但是不要過(guò)度充電！

二、不要總是插著(zhù)電源，至少每周應該使用一次電池供電來(lái)工作，并且直到電池電量耗盡。

三、每次充電等電池耗電完了再沖。雖然鋰電池沒(méi)有記憶功能，但是這樣還是對電池好點(diǎn)。

四、不要在太冷或者太熱的地方使用電池。

五、盡量不要將手機的電用完了再去充電，這樣會(huì )減少電池的實(shí)用壽命。

六、不要讓電池長(cháng)時(shí)間保持在無(wú)電狀態(tài)。

七、電池起死回生。

1-將電池用報紙包起來(lái)放入冷凍庫三天。

2-將電池取出來(lái)，置于常溫下兩天。

3-將電池充電，大概能恢復原來(lái)電池的80%-90%的電量。