锂电池常用知识

锂电池常用知识锂电池常用知识 和锂电池有关的都可以问我和锂电池有关的都可以问我 在坛上潜了好久了 受益匪浅 我是从事锂电池贸易的 对锂电池略知一二 借宝地道道锂电池的一些使用 要点 也为坛的建设尽绵薄之力 1 锂电池 锂离子电池 主要有锰酸锂电池 安全性好些 和钴酸锂电池 性能好些 现在众多大厂推 出锰钴酸锂电池 安全 性能兼顾 2 18650 18500 10440 等 型号 18650 直径 18mm 长度 65mm 类推 3 锂电池电压通常标为 3 6V 或 3 7V 看材料和厂家标准 能量密度 单位体积内能承载的能量 是所 有可充电电池中最高的 约为镍氢电池的 1 7 倍 锂电池电压为镍氢电池 1 2V 3 倍 4 锂电池使用条件 普通锂电池 特种或厂家明确标注的除外 的使用电压为 3 0 4 2V 充电不能充过 4 2V 放电不能低于 3 0V 否则对寿命伤害很大 可能原来的 300 次寿命就变 成 250 次了 5 保护电路 锂电池需要配合保护电路板使用 保护电路的作用三个 防止放电电流过大 防止放电过多 造成电压低于 3 0V 防止充电过多造成电压高于 4 2V 很多人使用锂电池 不用保护电路 这是非常危险的 除非可以确保放电电流不超过两倍率 充电电压和截至电压都不超过 4 2V 6 几倍率放电 一倍率放电 在一个小时内将锂电池从 4 2V 放电到 3 0V 的平均电流 比如 2000mAh 的锂 电池则一倍率放电电流为 2000mA 1800mAh 的一倍率为 1800mA 一倍率简称 1C 相对应两倍率就是 4000mA 和 3600mA 这种情况下锂电池只能放电 0 5 个小时 通常 在保证安全的 前提下锂电池能承受 2C 两倍率 的放电 峰值 4C 仅仅能几秒的时间 1C 及小于 1C 放电对电池的寿命和安全有益 几倍率同样适用于充电 与锂电池不通 镍氢等其他电池可以做 到十几甚至几十倍率放电 7 锂电池的充电 锂电池充电原理和镍氢 镍镉 铅酸都不一样 通常 锂电池应该以 1C 进行充电 锂电 池充电电压为 4 2V 采用恒流转恒压的方式 开始充电时 充电器以一恒 定电流对锂电池进行充电 当锂电池恢复到某一转换电压时转换成以 4 2V 恒定电压给锂电池充电 这时锂 电池电压慢慢回复 通常 当电压回复到 4 2V 50mV 即 4 150V 时 充电完成 如果充过了 4 2V 就有爆炸喷浆的危险 8 锂电池爆炸 喷浆 锂电池相对其他的电池来说 技术发展时间短 缺陷多 最致命的缺点就是爆炸 锂电池爆炸的威力较大 实例显示 5mm 厚的 ABS 板能够在一瞬间被烧熔化 3mm 厚的铝材能够烧红变形软化 喷浆就是锂电池内部的金属铜箔被烧化成液体 在内部气压的推动下喷 出来 更易比爆炸造成伤害 喷浆的瞬间周围温度能够达到 1000 摄氏度以 上 可喜的是 大的厂商在技术上已经能够做到将事故率控制在数十万 百万分之一以下 当然是配合适当 的保护板而言 不配合保护板的使用这个几率上升到数千分之一 9 锂电池的使用温度 金属锂是很活跃的物质 锂电池很怕热也很怕冷 一般 20 40 度 温度影响的是 安全性和性能 10 锂电池的焊接 锂电池不可用烙铁将线材焊上去 需要使用点焊机 点焊 在两点之间瞬间通过低压高 流 几付的电压 成百上千安的电流 使得两点附近金属熔化并焊接 瞬间的高温对电池几乎没有损伤 用烙铁焊 很容易造成电池内部短路 引发事故 11 在售 18650 锂电池最高容量 2900mAh sony 产 通常 2000 2200 2400 2600mAh 低于 2000 的就比 较撮了 不是什么好东西了 sony 今年 G118CN 笔记本 六芯电池 11 1V 5800mAh 算是在售电池容量记 录 实验室里面有厂家宣称做到 3400mAh 离商用还有距离 三大厂 sony 三洋 LG 目前在售最低容量 2200mAh 2000mAh 只给指定客户 国产的力神 德朗能 DLG 等几个品牌的还过得去 但是照其研发力 量 是指望不上了 德朗能过多的支持不带保护板使用 很危险 早晚要出问题的 12 聚合物的 方形的 在此不多说 13 A B C 品 最好的是 A 品 容量不达标的 质量无大问题的为 B 品 至于 CDEF 大家都没有统一的说 法 三大厂基本只出 A 品 B 品只给指定客户用于指定产品 点焊过的电池 拆机的电池最好不要用 会出 人命的 14 有一种锂电池充电器 能冲 但是是脉冲波充电 每次充不满 对电池有损伤 15 大家有什么问题 关于电池的 随便问 知无不言 言无不尽 还有 我对技术不是很透 知道得多一 些 A 品 B 品电池从其上面的标号 各厂家每隔一段时间会修改一次编码规则 防伪 比较难看出来 需要根据 厂家资料比较批号 物料号 生产日期等才能看出来 没有那个厂家愿意把 A 品 B 品明确的写在上面的 A 品 B 品主要是锂电池出货时进行控制的 pack 厂家 pack 之后基本就不说 AB 品了 一般 只要你的电池是 原装的 或者是正品的品牌产品 基本都是使用 A 品电池 B 品电池一般只卖给固定的客户用于生产固定的 产品 或者出口到发展中国家 包括中国 低价处理 或者降一个等级出售 就是原来 2200mAh 的降到 2000mAh 锂电池充电采用恒流转恒压 CC CV 方式 恒 恒定 有些劣质的充电器输出的波形有明显的脉冲 对电池有很大的伤害 一般 锂电池的标准充电电流为 0 5C 如 2200mAh 的锂电池的充电电流为 1 1A 两个方法 厂家 代理 或经销商 厂家 你可以从网上搜索到三大厂的网址 找到中国销售部门 公司的联系方式 打电话 问 你想买几个 做研发或编个其他理由 哪里可以买到 联系方式是什么 代理 经销商 从 上搜索到很多经销商 看这些经销商的供应和求购信息 如果一个公司卖 的东西杂七杂八 而且都是烂货 就不要考虑 如果是深圳的公司 也基本不要考虑 如果有求购二手电池 点焊过的电池这样的行为的公司也不要考虑 如果一个公司注册时间小于一两年的也不要考虑 最好找那种 1 专做一个品牌的电池 2 有很多年的销售历史 3 适当的提供电池组加工服务 4 公司业绩有一定规 模的公司 这些公司都比较讲信誉 很少一次从好的 上海有个 捷士 不要找他们买 保证适当利润 商人不赚钱要天谴的 合适的价格 2200 小批量 29 元左右 2400 35 元左右 三洋的 比 LG 的贵 因为 LG 在国内有工厂 更主要日本的东西确实比韩国的贵 性能不一定比韩国的好 不要发票 价格便宜几块 这个价格是 100 个的小批量价 如果几个几个的 别人买不买看你打电话的态度了 很多经 销商会很在意使用环境和使用条件 你买回去乱用你弄爆炸了对大家都不好 谁也不愿砸自己的饭碗 不要找我买 我的价格不便宜 低于 16 元的 18650 奉劝不要买 以免贪小失大 锂电池不是镍氢不是镍镉 威力惊人哦 和子弹差不多 爆炸的几种常见的情况 1 过充 有些使用了不合格的充电器 或者不合适的充电器盲目充电 导致电池充电过多 从而 曾 有德朗能的贸易商承诺单节 3 7V 过充至 8V 正常为 4 2V 不爆炸 有一定的盲目性 不过德朗能在防 爆炸方面做的出于国产品领先 2 放电时 很多笔记本爆炸的案例都表面锂电池在放电时更容易出现问题 这个原因就不是保护板能够控制的了 根本取决于锂电池的生产工艺 和配料纯度 检测强度等 sony 的 问题就处在配料上 其实 sony 的技术很不错的 三大厂里面排第一 但是一失足成千古恨 不过我相信 sony 在不久还会起来的 sony 有这个能力 3 颠簸 挤压 高温等 锂电池怕热 怕压 怕摔 所以用烙 铁直接焊是个愚蠢的做法 我们的客户在加工检测中 万一有电池摔地上了 这个电池就会被放进废料箱 其实锂电池不可怕 只要 1 你用的不是垃圾电池 不是假货 哪怕你用的名牌的 B 品都没关系 2 好好 爱护 高的脏兮兮的容易锈 有了锈点之后就很容易外壳穿孔 然后金属锂遇到空气水分就会爆炸了 3 锂电池的外皮保护好 有绝缘作用 很多短路都是因外皮破损或外皮过短引起的 4 带保护板使用 5 用 合格的充电器 我非常不建议使用那种像镍氢电池的那种充电器 因为接触电阻会影响到充电过程 6 平 稳 温柔的放电 如果有瞬间超大电流或持续大电流等 最好事先咨询一下专业人士 7 温度超过 40 度 就不要使用了 低于 20 度也不要了 低于 20 只能放出很少的电 对寿命影响比较大 8 想到再说 保护板的测试 1 放电电流限制测试 材料 大功率可调电阻 就是那种在瓷坯上绕电阻线的那种 电流表 量程要注 意 小心烧了电表 锂电池 或组合 用模拟的锂电池也可 也可用稳压电源模拟锂电池 能提供 3 7V 左右电压的即可 可负载电流要大些 要超过保护板的保护电流标值 不然保护板还没起左右你电源先 over 掉了 保护板 保护板至少会有 4 个接脚 B 电池 B 电池 P 输出 P 输出 按使用芯片和支持 电池串数不同而异 我就只说单串电池的保护板 电压表 万用表 测试方法 将保护板 B 链接电池 正极 B 连接负极 固定住 用万用表测量 P P 和 B B 的电压 应该是相同的数值 如果低 0 几付说明保护 板 mos 管尚未打开 如果是 0V 保护板可能有点问题了 先不管 next 连接负载 将可变电阻 电流 表 装好保护板的锂电池链接 一般顺序 保护板 P 到可变电阻到电流表到开关 导线不用连即可 到保 护板 P 组成回路 将电阻调到阻值最大 打开开关 连通回路 匀速调低电阻阻值 观察电流表读数 电流表所能到达的最大读数为保护板保护阀值 多次测试 看阀值是否稳定 2 放电截止测试 按上面的方法组成回路 并在电阻上并联一个电压表测量电阻上的电压 连通回路 调 动电阻使电流稳定在 1C 左右 如果是 2000mAh 的电池则电流 2A 如果是用电源模拟电池的话 最好换成电 池 如果你是可调的线性电源的话也可以 观测电压表读数 如果用电池来测试 则让电池持续放电到截 止 电压表的最终读数即为放电截止保护电压 如果用模拟电源的话 慢慢调低电源电压 看电压表读数咯 3 保护板充电测试 这个不怎么好测 需要采用一个电压偏高的充电器来模拟充电的过程 很乱 不说了 说了大家也糊涂 重要的选用好的合格的充电器 这一项很多芯片公司做的很严格的 基本没有问题 4 短路测试 锂电池连接好保护板后 用一个导线直接连接 P P 应该是闪过火花后没有发热 冒烟等状 况 遮阳保护板短路保护合格 5 其他测试 有个公司提供的保护板附带 NTC 负温度系数电阻 PTC 相当于可恢复保险丝 均衡 用于多串的电池组合 等功能 这个要另外测 你用什么充电器 怎么充的 最好能够给我个照片 充电电压电流分别为多少 很可能是你充电器 CC CV 那 块没有做好 正常情况下锂电池充电是不能冲到发烫的 发烫了就有问题了 还有 你什么牌子的电池 原来容量是多少 至于寿命问题 大的品牌一般将 80 定位寿命的分界点 经过 循环降到 80 的时候就可以说寿命到了 这时候依然可以继续使用 这个寿命一般是用来表面产品质量有多 好多好的 LG 的某个型号是 300 次循环大于 80 实测 400 次左右到 80 国产的大牌大概 200 300 次就低 于 80 了 建议你 1 换个充电器 2 充电电流小点 3 这个电池最好不要用了 单节的比较难推荐 好的实在太贵 差的又一般 以前倒是有两个厂商接洽过 质量性能还可以 一个深圳声艺宝 我拿过一批 7 串的充电器 性能不错 单 节的应该还可以 只要不短斤少两 还有一个威海双丰通讯设备有限公司的 DP 充电器 这个质量很好 方 案一流 不过就是 8 4 的 两串的 我见过的做的最好的产品 其他的要见了电路之后才知道 还要看做工 你可以到阿里巴巴上去看看 过段时间我收集些充电器测测看 18650 其实呢没有哪家的产品没有出过问题 只在多少和别人是否知道 三洋 LG 的要好些 德朗能次之 不过德朗能在防爆这块在国内做得不错 三星的曾经给过我们几箱样品 测下来倒是没有什么安全问题 国 内销量不大 不太好说 毕竟三星刚做不多久 以前小打小闹 不成气候 如果能够承受 30 元的价格的话 我建议你购买三洋或 LG 的新一代产品 锰钴酸锂配方 以前的都是钴酸锂或锰酸锂单独的 只要你规范 使用 这几个品牌都可以考虑 太平洋赛格看了一圈 好几个做换电芯生意的 用料 设备 工序都不合要求 都没有我的设备全 实在没 有地方可以推荐你的 锂电池组合加工的要领 1 同组电池初始电压差小于 3mV 我们做定单的时候执行的 1mV 的标准 2 同组电池内阻差小于两个单位 毫欧 同并相同 3 不可品字型堆积 不利于散热 只可田字型 这条更多的要参考使用环境 楼主 一次我的一节三洋 18650 被白炽灯手电放到了 0V 我以为坏了 放到充电器上冲也不行 后来接上 稳压电源用 100mA 的电流冲到 3 7V 然后再放入充电器 结果又能冲了 经过多次使用 发现它的容量并 未减少 这是为什么呢 这个电池会不会有安全隐患呢 正常使用锂电池电压低于 2 5V 各家不同 有标 2 2V 时对电池内部物理结构 主要是电极材料的生成 产生影响 你在恢复的时候采用 100mA 电流相对 0V 是很大 根据经验 在 0V 时应该用 20mA 以下的电流 然后递增 按每 0 5V 20mA 的幅度递增 这样比较能保证电极材料的均匀生成 将对安全性的影响降到最低 这枚电池的容量应该会减少部分 以后存在安全隐患 其实这是模拟重新化成的过程 锂电池知识系列锂电池知识系列 充放电方法对锂离子电池寿命影响充放电方法对锂离子电池寿命影响 锂离子电池 教科书 测试仪 广州 手机 作为一般用户 只要按照规定的方法使用手机 通常都能保证正常的电池性能 而各个电池厂家的规格书和参考书 没有准确的数据 教科书上更无此类文章 找个机会 在设备空余之时 安排了一次比对测试 特此整理分享 实验目的实验目的 验证各种使用习惯下电池的循环寿命表现 实验对象实验对象 主测一致性较好的 sanyo 公司的 383450 锂离子电芯和 523436 锂离子电芯 测试设备测试设备 广州擎天 BS9300 二次电池测试仪 arbin 电池测试仪 可实现 GSM 脉冲放电 实验设计思路实验设计思路 如下 验证如下几种情况的电池在循环试验后的可用电池容量比例 A 组组 快速深冲深放快速深冲深放 即额定方法 恒流恒压法充放 使用一倍率的电流 循环 300 次 B 组组 半充半放半充半放 高电位高电位 即充满后用一半再充满 恒流恒压充放 使用一倍率的电流 如此循环 循环 600 次 C 组组 半充半放半充半放 低电位低电位 即用光后冲一半再用光 恒流恒压充放 使用一倍率的电流 如此循环 循环 600 次 D 组组 慢速深冲深放慢速深冲深放 用额定方法一半的电流值进行循环 恒流恒压充放 使用 0 5 倍率的电流 循环 300 次 E 组组 GSM 放电循环放电循环 按照标准 GSM 脉冲电流放电 1 倍率电流充电 进行循环 循环 300 次 F 组组 轻度过充使用轻度过充使用 按照 4 30V 的恒压值进行 1 倍率电流的恒流恒压充电循环 计划循环 300 次 每 100 次中断循环按常规的 4 20V 恒流恒压测试电池容量后继续过充循环 G 组组 高低温环境下循环使用高低温环境下循环使用 在 20 和 70 的低温箱和高温箱中对电池进行 4 20V 的恒流恒压充放电循 环 计划 300 次 每 100 次中断循环在室温环境中按常规的 4 20V 恒流恒压测试电池容量后继续低温循环 实验数据以及分析实验数据以及分析 经过超过 2 个月的测试 终于结束实验 循环结束的电池均再次以 0 2C 和 1C 倍率进行一次容量测试 整理数据如下 一 正常充放组比对一 正常充放组比对 选 ABCD 4 组电池进行比对 一 正常充放组比对一 正常充放组比对 选 ABCD 4 组电池进行比对 得到几个比对结果 1 大电流 1C 循环比小电流 0 5C 循环 容量衰减快一点 差异约 5 AD 组比对 2 低电位下进行循环 电池容量衰减最慢 即寿命最长 通俗讲就是经常保持电池在没充满状态下使用利于延 长电池寿命 3 全充全放 即用光了才去充电 其对电池的循环性能影响比用一半充一半要大 这个结果恐怕是对那些宣 言用光充电论者最大的否定 4 在各种情况下循环 经过相同的使用容量后 电池容量差异不大 最高和最低差异仅 8 用户实际使用几 乎不可察觉 二 轻度过充使用对电池寿命的影响二 轻度过充使用对电池寿命的影响 F 组实验数据 此组实验选用一容量为 700mAh 的电芯做单独测试 同时测试两块 获得循环曲线图如下 可以看到 轻度过充循环 4 30V 在初始阶段可以获得较高的电池容量 约能提升 15 但是在 50 多次后容量急转而下 100 次循环的时候已经到达原 300 次寿命点 130 次后几乎没有可用容量 在 200 次后中断测试 观察电池 呈发鼓状态 说明电芯已经严重受损 三 高低温下充放电对电池寿命的影响三 高低温下充放电对电池寿命的影响 G 组数据如下 本组实验选用同批次 sanyo 公司的 523436 电芯做比对测试 高温和低温对电池的循环性能影响非常大 100 次即已经达到其室温 300 次的循环寿命值 200 次循环后中断测试 观察电池呈发鼓状 说明电池已经严重恶化 四 四 GSM 脉冲放电对电池寿命的影响脉冲放电对电池寿命的影响 E 组数据如下 本组测试分别选用 sanyo sony BYD 三家公司的 523436 电芯做比对测试 测试表明 GSM 脉冲放电循环组相比正常的恒流放电循环组 循环表现稍差 但是差异很小 仅在 300 次后才表现出最高 3 的容量下降 附加说明附加说明 GSM 脉冲放电解释脉冲放电解释 锂离子电池通常情况下放电电流不能超过 1 5 倍率 即 1000mAh 的电池 放电电流不能超过 1 5A 如果是 700mAh 的电池 不能超过 1A 但是实际在 GSM 手机工作的时候 会出现高达 2A 以上的脉冲电流 其脉冲宽度定义如下 按照 C 的典型 GSM 脉冲图 设定放电程序为 1 7A 0 55ms 200mA 4 05ms 那么这个脉冲放电对锂电池会有什么影响呢 有 2 个地方需要考虑 1 电池放电平台的降低 会影响手机在使用的时候可用容量 见插图 2 对电池寿命的影响是否会比恒流放电影响大 见上面的实验结果分析 总结总结 1 浅充浅放更利于延长锂离子电池寿命 2 高低温环境下使用锂离子电池 将严重恶化电池性能 3 轻度过充锂离子电池 虽然能在一开始获得较好的电池容量表现 但是长期轻度过充将严重影响电池性能 4 GSM 大电流脉冲放电虽然呈现超过 2A 的峰值电流 但是因其整体平均电流不大 对锂离子电池循环寿命 影响有限 锂电池的正确使用方法 大家都看一下 改改错误的观念 锂电池的保存 锂电池需充足电后 保存 在 20 下可储存半年以上 可见锂电池适宜在低温下保存 曾有人建议将充电电池放 入冰箱冷藏室内保存 的确是个好注意 注意事项 锂离子电池的使用 注意三点 1 如何 为新电池充电 在使用锂电池中应注意的是 电池放置一段时间后则进入休眠状态 此时容量 低于正常值 使用时间亦随之缩短 但锂电池很容易 激活 只要经过 3 5 次正常的充放电循 环就可 激活 电池 恢复正常容量 由于锂电池本身的特性 决定了它几乎没有记忆效应 因此用户新锂电池在激活过程中 是不需要特别的方法和设备的 不仅理论上是如此 从我自 己的实践来看 从一开始就采用标准方法充电这种 自然激活 方式是最好的 对于锂电池的 激活 问题 众多的说法是 充电时间一定要超过 12 小时 反复做三次 以便 激活 电池 这 种 前三次充电要充 12 小时以上 的说法 明显是从镍电池 如镍镉和镍氢 延续下来的说法 所以这种说法 可以说一开始就是误传 锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别 而且 可以非常明确的告诉大家 我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂 电池 特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害 因而充电最好按照标准时间和标准方法充电 特别是不要进行超过 12 个小时的超长充电 此外 锂电池或充电器在电池充满后都会自动停 充 并不存在镍电充电器所谓的持续 10 几小时的 涓流 充电 也就是说 如果你的锂电池在充 满后 放在充电器上也是白充 而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和 质量的万无一失 所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊 这也是我们反对长充电的另一个 理由 此外在对某些机器上 充电超过一定的时间后 如果不去取下充电器 这时系统不仅 不停止充电 还将开始放电 充电循环 也许这种做法的厂商自有其目的 但显然对电池的寿命 而言是不利的 同时 长充电需要很长的时间 往往需要在夜间进行 而以我国电网的情况看 许多地方夜间的电压都比较高 而且波动较大 前面已经说过 锂电池是很娇贵的 它比镍电 在充放电方面耐波动的能力差得多 于是这又带来附加的危险 此外 不可忽视的另外一个 方面就是锂电池同样也不适合过放电 过放电对锂电池同样也很不利 这就引出下面的问题 2 正常使用中应该何时开始充电 因为充放电的次数是有限的 所以应该将锂电池的电尽可能 用光再充电 但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表 关于循环寿命的数据列出 如下 循环寿命 10 DOD 1000 次 循环寿命 100 DOD 200 次 其中 DOD 是放电深度 的英文缩写 从表中可见 可充电次数和放电深度有关 10 DOD 时的循环寿命要比 100 DOD 的要长很多 当然如果折合到实际充电的相对总容量 10 1000 100 100 200 200 后者的完全充放电还是要比较好一些 但前面网友的那个 说法要做一些修正 在正常情况下 你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电 但假如你的电池在你预计第 2 天不可能坚持整个白天的时候 就应该及时开始充电 当然你如 果愿意背着充电器到办公室又当别论 而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙 的重要事件的时候 即使在电池尚有很多余电时 那么你也只管提前充电 因为你并没有真正 损失 1 次充电循环寿命 也就是 0 x 次而已 而且往往这个 x 会很小 电池剩余电量用完再 充的原则并不是要你走向极端 和长充电一样流传甚广的一个说法 就是 尽量把机器的电池的 电量用完 最好用到自动关机 这种做法其实只是镍电池上的做法 目的是避免 记忆效应 发 生 不幸的是它也在锂电池上流传之今 曾经有人因为机器电池电量过低的警告出现后 仍然 不充电继续使用一直用到自动关机的例子 结果这个例子中的机器在后来的充电及开机中均无 反应 不得不送客服检修 这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低 以至于不具备正 常的充电和开机条件造成的 3 对锂电池的正确做法 归结起来 对锂电池在使用中的充放 电问题最重要的提示是 1 按照标准的时间和程序充电 即使是前三次也要如此进行 2 当出现机器电量过低提示时 应该尽量及时开始充电 3 锂电池的激活并不需要特别的方法 在机器正常使用中锂电池会自然激活 如果你执意要用流传的 前三次 12 小时长充电 激活 方法 实际上也不会有效果 因此 所有追求 12 小时超长充电和把锂电池用到自动关机的做 法 都是错误的 如果你以前是按照错误的说法做的 请你及时改正 也许为时还不晚 锂离子电池是一种充电电池 它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作 在充放电过程 中 Li 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌 充电池时 Li 从正极脱嵌 经过电解质嵌入负极 负极处于富锂状态 放电时则相反 一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池 是现代高性 能电池的代表 目录 简介 锂电池 发展历史 组成部分 原理解构 化学解析 主要种类 主要优点 简介 锂电池 发展历史 组成部分 原理解构 化学解析 主要种类 主要优点 主要缺点 如何正确使用锂离子电池 保养须知 锂离子电池的新发展 展开 编编辑辑本本段段简简介介 锂离子电池容易与下面两种电池混淆 1 锂电池 存在锂单质 2 锂离子聚合物电池 用多聚物取代液态有机溶剂 编编辑辑本本段段锂锂电电池池 早早期期的的锂锂电电池池 锂离子电池 Li ion Batteries 是锂电池发展而来 所以在介绍Li ion 之前 先介绍锂电池 举例来 讲 以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池 锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯 负极是锂 电池组装完成后电池即有 电压 不需充电 这种电池也可以充电 但循环性能不好 在充放电循环过程中 容易形成锂枝晶 造成电池内部短路 所以一般情况下这种电池是禁止充电的 锂锂离离子子电电池池 炭炭材材料料锂锂电电池池 后来 日本索尼公司发明了以炭材料为负极 以含锂的化合物作正极的锂电池 在充放电过程中 没有金属锂存在 只有锂离子 这就是锂离子电池 当对电池进行充电时 电池的正极上有锂离子生成 生成的锂离子经过电解液运动到负极 而作为负极的碳呈层状结构 它有很多微孔 达到负极的锂离 子就嵌入到碳层的微孔中 嵌入的锂离子越多 充电容量越高 同样 当对电池进行放电时 即我们 使用电池的过程 嵌在负极碳层中的锂离子脱出 又运动回正极 回正极的锂离子越多 放电容量 越高 Li ion Batteries 摇摇椅椅式式电电池池 我们通常所说的 电池容量指的就是放电容量 在 Li ion 的充放电过程中 锂离子处于从正极 负极 正极的运动状态 Li ion Batteries 就像一把摇椅 摇椅的两端为电池的两极 而锂离子就象运 动员一样在摇椅来回奔跑 所以 Li ion Batteries 又叫摇椅式电池 编编辑辑本本段段发发展展历历史史 1970 年代埃克森的 M S Whittingham 采用硫化钛作为正极材料 金属锂作为负极材料 制成首个 锂电池 1982 年伊利诺伊理工大学 the Illinois Institute of Technology 的 R R Agarwal 和 J R Selman 发现锂 离子具有嵌入 石墨的特性 此过程是快速的 并且可逆 与此同时 采用金属锂制成的锂电池 其安全 隐患备受关注 因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池 首个可用的锂离子石墨电极由 贝尔实验室试制成功 1983 年 M Thackeray J Goodenough 等人发 现锰尖晶石是优良的正极材料 具有低价 稳定和优良的导电 导锂性能 其分解温度高 且氧化性远 低于钴酸锂 即使出现短路 过充电 也能够避免了燃烧 爆炸的危险 1989 年 A Manthiram 和 J Goodenough 发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压 1991 年索尼公司发布首个商用锂离子电池 随后 锂离子电池革新了消费电子产品 的面貌 此 类以钴酸锂作为正极材料的电池 至今仍是便携电子器件的主要电源 1996 年 Padhi 和 Goodenough 发现具有橄榄石结构的磷酸盐 如磷酸锂铁 LiFePO 比传统的正 极材料更具安全性 尤其耐高温 耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料 因此已成为当前主流的大 电流放电的动力锂电池的正极材料 编编辑辑本本段段组组成成部部分分 钢壳 铝壳 圆柱 软包装系列 1 正极 活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂 现在又出现了镍钴锰酸锂材料 电动自行车则 用磷酸铁锂 导电集流体使用厚度 10 20 微米的电解铝箔 2 隔膜 一种特殊的复合膜 可以让 离子通过 但却是电子的绝缘体 3 负极 活性物质为石墨 或近似石墨结构的碳 导电集流体使用厚度7 15 微米的电解铜 箔 4 有机电解液 溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂 聚合物的则使用凝胶状电解液 5 电池外壳 分为钢壳 现在方型很少使用 铝壳 镀镍铁壳 圆柱电池使用 铝塑膜 软包装 等 还有电池的盖帽 也是电池的正负极引出端 编编辑辑本本段段原原理理解解构构 锂锂系系电电池池概概述述 笔记本电脑锂离子电池 锂系电池分为锂电池和锂离子电池 目前手机和笔记本电脑 使用的都是锂离子电池 通常人们俗称其 为锂电池 而真正的锂电池由于危险性大 很少应用于日常电子产品 作作用用机机理理 锂离子电池以碳素材料为负极 以含锂的化合物作正极 没有金属锂存在 只有锂离子 这就是锂 离子电池 锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称 锂离子电池的充放电过程 就 是锂离子的嵌入和脱嵌过程 在锂离子的嵌入和脱嵌过程中 同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和 脱嵌 习惯上正极用嵌入或脱嵌表示 而负极用插入或脱插表示 在充放电过程中 锂离子在正 负极之间往返嵌入 脱嵌和插入 脱插 被形象地称为 摇椅电池 工工作作状状态态和和效效率率 锂离子电池 能量密度大 平均输出电压高 自放电小 好的电池 每月在2 以下 可恢复 没有记忆效应 工作温度范围 宽为 20 60 循环性能优越 可快速充放电 充电效率高达 100 而且输出功率大 使用寿命长 不含 有毒有害物质 被称为绿色电池 充充电电 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 恒流快充阶段和恒压电流 递减阶段 恒流快充阶段 电池电压逐步升高到电池的标准电压 随后在控制芯片下转入恒压阶段 电压不再升高以确保不会过充 电流则随着电池电量的上升逐步减弱到设定的值 而最终完成充电 电 量统计芯片通过记录放电 曲线可以抽样计算出电池的电量 锂离子电池在多次使用后 放电曲线会发生 改变 锂离子电池虽然不存在记忆效应 但是充 放电不当会严重影响电池性能 充充电电注注意意事事项项 锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏 过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷 而塌 陷会造成充电过程中锂离子无法插入 过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构 而造成其中部分锂离 子再也无法释放出来 充电量等于充电电流乘以充电时间 在充电控制电压一定的情况下 充电电流越大 充电速度越快 充电电量越小 电池充电速度过快和终止电压控制点不当 同样会造成电池容量不足 实际是电池的 部分电极活性物质没有得到充分反应就停止充电 这种充电不足的现象随着循环次数的增加而加剧 放放电电 第一次充放电 如果时间能较长 一般 3 4 小时足够 那么可以使电极尽可能多的达到最高氧化 态 充足电 放电 或使用 时则强制放到规定的电压 或直至自动关机 如此能激活电池使用容 量 但在锂离子电池的平常使用中 不需要如此操作 可以随时根据需要充电 充电时既不必要一定充 满电为止 也不需要先放电 象首次充放电那样的操作 只需要每隔3 4 个月进行连续的 1 2 次即 可 编编辑辑本本段段化化学学解解析析 概概述述 和所有化学电池一样 锂离子电池也由三个部分组成 正极 负极和电解质 电极材料都是锂离子 可以嵌入 插入 脱嵌 脱插 的 正正极极 正极材料 如上文所述 可选的正极材料很多 目前主流产品多采用锂铁磷酸盐 不同的正极材料 对照 正极材料平均输出电压能量密度 LiCoO 3 7 V140 mAh g LiMn O 3 7 V100 mAh g LiFePO 3 2 V130 mAh g Li2FePO F3 6 V115 mAh g 正极反应 放电时锂离子嵌入 充电时锂离子脱嵌 充电时 LiFePO Li1 xFePO xLi xe 放电时 Li1 xFePO xLi xe LiFePO 负负极极 负极材料 多采用石墨 新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料 负极反应 放电时锂离子脱 插 充电时锂离子插入 充电时 xLi xe 6C LixC6 放电时 LixC6 xLi xe 6C 电电解解质质溶溶液液 溶质 常采用锂盐 如高氯酸锂 LiClO4 六氟磷酸锂 LiPF6 四氟硼酸锂 LiBF 溶剂 由 于电池的工作电压远高于水的 分解电压 因此锂离子电池常采用有机溶剂 如乙醚 乙烯碳酸酯 丙 烯碳酸酯 二乙基碳酸酯等 有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构 导致其剥脱 并在其表面形成固 体电解质膜 solid electrolyte interphase SEI 导致电极钝化 有机溶剂还带来易燃 易爆等安全性问题 编编辑辑本本段段主主要要种种类类 1 锂锂 二二氧氧化化锰锰电电池池 Li MnO 锂 二氧化锰电池 锂 二氧化锰电池是一种以锂为阳极 负极 以二氧化锰为阴极 正极 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 金属锂的理论克容量为 3074mAh 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 10 工作温度范围 20 60 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 2 锂锂 亚亚硫硫酰酰氯氯电电池池 Li SOCl 锂 亚硫酰氯电池 该类电池的比能量是所有商业化电池中最高的 放电电压特别平稳 一般用于不能经常维护的电子设备 仪器上 应用领域很窄 3 锂锂离离子子电电池池 Li ion 可充电锂离子电池是目前手机 笔记本电脑等现代数码产品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 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 基本上都是使用锂离子电池 正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分 重要的 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 池串联并联在一起组成的 电池组 锂离子电池的额定电压 因为近年材料的变化 一般为3 7V 磷 酸铁锂 以下称磷铁 正极的则为3 2V 充满电时的终止充电电压一般是4 2V 磷铁 3 65V 锂离 子电池的终止放电电压为 2 75V 3 0V 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 一般为 3 0V 磷铁为 2 5V 低于 2 5V 磷铁 2 0V 继续放电称为过放 过放对电池会有损害 圆柱型锂离子电池 钴酸锂类型材料为正极的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 并可能发生危险 但现在研发的磷酸铁锂正极材料锂电池 可以以 20C 甚至更大 C 是电池的容量 如 C 800mAh 1C 充电率即充电电流为 800mA 的大电流进行充 放电 特别适合 电动车使用 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 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 一般常用的充电倍率为 0 25C 1C 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 例一种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 2V 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 10 50C 各厂设定值不一 不影响使用 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 编编辑辑本本段段主主要要优优点点 新型锂离子电池 1 电电压压高高 单体电池的工作电压高达 3 7 3 8V 磷酸铁锂的是 3 2V 是 Ni Cd Ni H 电池的 3 倍 2 比比能能量量大大 目前能达到的实际比能量为 555Wh kg 左右 即材料能达到 150mAh g 以上的比容量 3 4 倍于 Ni Cd 2 3 倍于 Ni MH 已接近于其理论值的约 88 3 循循环环寿寿命命长长 一般均可达到 500 次以上 甚至 1000 次以上 磷酸铁锂的可以达到2000 次以上 对于小电流放电 的电器 电池的使用期限 将倍增电器的竞争力 4 安安全全性性能能好好 无公害 无记忆效应 作为 Li ion 前身的锂电池 因金属锂易形成枝晶发生短路 缩减了其应用领域 Li ion 中不含镉 铅 汞等对环境有污染的元素 部分工艺 如烧结式 的Ni Cd 电池存在的一大弊 病为 记忆效应 严重束缚电池的使用 但 Li ion 根本不存在这方面的问题 5 自自放放电电小小 室温下充满电的 Li ion 储存 1 个月后的自放电率为 2 左右 大大低于 Ni Cd 的 25 30 Ni MH 的 30 35 6 可可快快速速充充放放电电 1C 充电 30 分钟容量可以达到标称容量的80 以上 现在磷铁电池可以达到10 分钟充电到标称 容量的 90 7 工作温度范围高 工作温度为 25 45 C 随着电解液和正极的改进 期望能扩宽到 40 70 C 编编辑辑本本段段主主要要缺缺点点 衰衰老老 与其它充电电池不同 锂离子电池的容量会缓慢衰退 与使用次数无关 而与温度有关 可能的机 制是内阻逐渐升高 所以 在工作电流高的电子产品更容易体现 用钛酸锂取代石墨似乎可以延长寿命 储存温度与容量永久损失速度的关系 充电电量储存温度 0 储存温度 25 储存温度 40 储存温度 60 40 60 2 年4 年15 年25 年 100 6 年20 年35 年80 6 月月 回回收收率率 大约有 1 的出厂新品因种种原因需要回收 不不耐耐受受过过充充 过充电时 过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中 无法再释放 可导致电池寿命短 不不耐耐受受过过放放 过放电时 电极脱嵌过多锂离子 可导致晶格坍塌 从而缩短寿命 需需要要多多重重保保护护机机制制 由于错误使用会减少寿命 甚至可能导致爆炸 所以 锂离子电池设计时增加了多种保护机制 保保护护电电路路 防止过充 过放 过载 过热 排排气气孔孔 因其具有防爆炸功能 电池界业内人士也称为防爆孔或防爆线 原理十分简单 在壳体表面划出一 条比壳体表面厚度稍微薄一点的线或孔 当电芯短路时 电池内部短时间内将产生大量气体并迅速增大 压强 当压力过载时 因防爆孔薄于壳体其余地方 气体便防爆孔处泄气 从而达到避免电芯整体爆炸 的危险 隔隔膜膜 隔离电芯正 负极片 以防止卷芯内部正 负极片直接接触造成短路 从微观角度看 隔膜表面为 网状结构 通常有 PP PE 之分 也有 PE PP 复合在一起的 区分隔膜通常按厚度 宽度进行划分 铝壳锂离子电池使用的隔膜厚度通常为 16um 18um 20um 等 动力电池使用的隔膜厚度以30um 以上为主流 若按形状区分则有卷状 条状之分 卷状隔膜就是将裁剪好宽度的隔膜卷在一个纸筒上 供客户自 行裁剪隔膜单条长度 形状与透明胶相似 条状隔膜则由供应商按客户提供的长 宽 厚等参数 直 接裁剪好成条状的隔膜 卷状隔膜的优点在于通用性强 但需增加人力进行裁剪 条状隔膜优点在于无 需人力裁剪即可使用 但是通用性不强 隔膜在电池内部温度过高时还能融化 以防止电池爆炸 当电池内部温度达到130 锂离子电 池国家标准 gb18287 2000 以上时 隔膜的网状孔将闭合 阻止锂离子通过升高内阻 至 2k 以达 到阻止电芯内部温度继续升高的作用 从而保护电芯产生爆炸的危险 排气孔 隔膜一旦激活 电池将永久失效 编编辑辑本本段段如如何何正正确确使使用用锂锂离离子子电电池池 注注意意事事项项 避免在严酷条件下使用 如 高温 高湿度 夏日阳光下长时间暴晒等 避免将电池投入火中 拆电池时 应确保用电器具处于电源关闭状态 使用温度应保持在 20 50 之间 避免将电池长时间 存放 在停止使用的用电器具中 锂锂离离子子电电池池的的使使用用 1 如何为新电池充电 在使用锂电池中应注意的是 电池放置一段时间后则进入休眠状态 此时容量低于正常值 使用时 间亦随之缩短 但锂电池很容易激活 只要经过3 5 次正常的充放电循环就可激活电池 恢复正常容 量 由于锂电池本身的特性 决定了它几乎没有记忆效应 因此用户手机中的新锂电池在激活过程中 是不需要特别的方法和设备的 对于锂电池的 激活 问题 众多的说法是 充电时间一定要超过12 小时 反复做三次 以便激 活电池 这种 前三次充电要充 12 小时以上 的说法 明显是从镍电池 如镍镉和 镍氢 延续下来的 说法 所以这种说法 可以说一开始就是误传 锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别 而且 可以非常明确的告诉大家 我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池 特 别是液体锂离子电池造成巨大的伤害 因而充电最好按照标准时间和标准方法充电 特别是不要进行超 过 12 个小时的超长充电 充电器显示充满即可 此外 锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充 并不存在镍电充电器所谓的持续10 几小时 的 涓流 充电 也就是说 如果你的锂电池在充满后 放在充电器上也是白充 而我们谁都无法保证电 池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失 所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊 这 也是我们反对长充电的另一个理由 此外 不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电 过放电对锂电池同样也很不利 2 正常使用中应该何时开始充电 经常可以见到这种说法 因为充放电的次数是有限的 所以应该将手机电池的电尽可能用光再充 电 其实锂电池的寿命与这无关 下面可以举例一个关于锂离子电池充放电循环的实验表 关于循 环寿命的数据列出如下 循环寿命 10 DOD 1000 次 循环寿命 100 DOD 200 次 其中 DOD 是放电深度的英文缩写 从表中可见 可充电次数和放电深度有关 10 DOD 时的循 环寿命要比 100 DOD 的要长很多 当然如果折合到实际充电的相对总容量 10 1000 100 100 200 200 后者的完全充放电还是要比较好一些 但前面网友的那个说法要做一 些修正 在正常情况下 你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电 但假如你的电池在你 预计第 2 天不可能坚持整个白天的时候 就应该及时开始充电 当然你如果愿意背着充电器到办公室又 当别论 电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端 和长充电一样流传甚广的一个说法 就是 尽量把电池的电量用完 这种做法其实只是镍电池上的做法 目的是避免记忆效应发生 不幸的是它 也在锂电池上流传之今 曾经有人因为手机电池电量过低的警告出现后 仍然不充电继续使用一直用到 自动关机的例子 结果这个例子中的手机在后来的充电及开机中均无反应 不得不送客服检修 这其实 就是由于电池因过度放电而导致电压过低 以至于不具备正常的充电和开机条件造成的 个人建议手机锂离子电池不要充得太满也不要用到没电 电池没用完电就充电 不会对电池造成伤 害 充电以 2 3