锂电池的知识手册

锂离子电池的电化学原理是什么？锂离子电池正极主要成分为LiCoO2,负极主要为C,充电时 正极反应：LiCoO2Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 负极反应：C + xLi+ + xe- CLix 电池总反应：LiCoO2 + C Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。 电池的主要结构组成是什么? 电池的主要组成部分为：正极片、负极片、隔膜纸、盖帽、外壳、绝缘层。手机锂电池由哪些部分组成及各部分的功能是什么? 手机锂电池主要由塑胶壳上下盖、锂电芯、保护线路板(PCB)和可恢复保险丝（polyswitch）组成。有的厂家还配置了NTC、识别电阻、震动马达或充电电路等元件。 各部分功能如下： (1) 锂电芯：提供可充放电源。 (2) 保护线路板(PCB)：防止电池过充过放短路。 (3) 可恢复保险丝(PTC)：正热敏电阻起到高温保护作用同时又是保护线路板失效后的二重保护。 (4) 可恢复保险丝(NTC)：负热敏电阻,感应电池内部温度起到低温保护作用。 (5) 识别电阻：识别原装电池非原装电池不能使用。 电池的包装材料有哪些? (1) 不干介子纸(如纤维纸双面胶) (2) PVC膜商标管 (3) 连接片(不锈钢片、纯镍片、镀镍钢片 ) (4) 引出片(不锈钢片-易于焊锡、纯镍片-点焊牢) (5) 插头类 (6) 保护元器件类(如温控开关过流保护器限流电阻) (7) 纸箱纸盒 (8) 塑料壳类 电池包装组合及设计的目的是什么? (1) 美观品牌印字商标的设计 (2) 电池电压的限制(要获得较高电压需串联多只电池) (3) 保护电池,防止短路,延长电池使用寿命 (4) 尺寸的限制 (5) 便于运输(如纸箱.纸盒的设计等) (6) 特殊功能的设计(如防水、特殊外型设计等) 所谓锂离子电池就是使用能够吸藏脱离锂离子的碳材料作为负极活性物质的电池，锂离子符号为Li-ion。大家知道作为电池一般都是由正极，负极，隔膜，电解液等基本的元素组成，那么锂离子电池所用的这些材料一般是以下一些物质： 正极：钴酸锂（LiCoO2）、镍酸锂（LiNiO2）锰酸锂LiMn 2 O 4 ）等； 负极：人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等等； 隔膜：聚乙烯（ PE ）、聚丙稀（ PP ）等组成的单层或者多层的微多孔薄膜； 电解液：碳酸丙稀酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、二甲基碳酸酯（DMC）、二乙基碳酸酯（DEC）、甲基乙基碳酸酯（MEC）等组成的一元、二元或者三元的混合物。 市场上所售的锂离子电池大多是以钴酸锂为正极，石墨系列为负极的电池。 锂离子电池的工作机理是：电池充电时，正极材料中的锂形成离子溶出，嵌入到负极改性石墨层中；电池放电时，锂离子从石墨层中脱嵌，穿过隔离膜回填到正极钴氧化锂的层状结构中。随充放电的进行锂离子不断的从正极和负极中嵌入和脱出，所以也有人称其为“摇椅电池”锂离子电池单体的额定电压为 3.6V,充电限制电压为4.2V，放电限制电压为2.5V。锂离子电池的充电过程分为两个步骤：先是恒流充电，其电流恒定，电压不断升高，当电压充到4.2V的时候自动转换为恒压充电，在恒压充电时电压恒定，电流是越来越小的直到充电电流小于预先设定值为止，所以有人用直充对手机电池进行充电的时候明明电量显示已经满格了，可是还是显示正在充电，其实这个时候的电压已经达到了4.2V所以电量显示为满格，那时就是在进行恒压充电过程，那么有人也许会问，为什么要进行恒压充电呢，直接用恒流充到4.2V不就行了吗，其实很容易解释，因为每一个电池都有一定的内阻，当用恒流进行充电到4.2V的时候，这个4.2V 其实并不是电池实际的电压，而是电池的电压加上电池内阻上消耗的电压之和，如果电流很大那么在内阻上消耗的电压也就很大，所以那是实际电池的电压可能比4.2V小很多，所以要用恒压充电过程，把充电的电流慢慢降下来，这样电池的实际电压就很接近4.2V。 大家在使用锂离子电池的过程中其实没有必要了解这么多，大家只要知道如何的充电，如何的放电，如何的使用才能使电池最大限度的发挥作用和保持良好的循环性能。下面呢我就这一方面谈谈我的一些看法：1锂离子电池最好是使用原装的充电器，否则会一定程度的损坏电池和响其使用寿命；2对于直充和座充的问题，我认为，如果时间允许的情况下最好用座充这样既可以延长电池的使用寿命同时也可以增加单次的充电容量；3如果电池长时间的不使用，那么最好是充入 40左右的电量在 10 30 的温度下保存，并每半年左右补一次电；4对于刚买的新电池，有人说前三次充电必须要充十几个小时以便充分激活电池，我认为没有这个必要，当然对于新电池来说前几次的容量可能比以后会有所减少，那是电池长期存储，活性物质表面钝化造成的，我认为前几次充电用座充充到绿灯亮以后一两个小时足够了，当然充电时间会随你的充电器的充电电流和你电池的容量的不同会有变化，总之并不是充电时间越长越好，这样非但不能激活电池，相反会影响寿命，严重的话（如果你的充电器电压精度控制不够）还会爆炸。5在电池的长期使用过程中往往大家有一个认识上的误区，我有必要跟大家说说，大家往往认为电池的使用次数是一定的，比如是500次，所以呢每一次都要充分的利用，所以就要求每一次充电一定要尽量的充满，每一次放电呢要尽量的放干净，似乎这样使用才是最有效的利用，其实不然，电池的使用寿命跟你的使用情况是存在一定的关系，假如你电池的循环寿命是500次的话，如果你使用得当，那么也许它可以使用700800 次，所以说正确的使用方法是充电不要充太满，90 左右就够了，在使用过程中看到电量低了，马上就可以充电，而不要等到它自动关机甚至自动关机以后还不进行充电，我们在实验室曾经做过这样的试验：80 DOD 的电池的使用寿命比 100DOD的电池的使用寿命长30左右；6还有一点也很重要，锂离子电池对充电器要求很严格，对于充电电压的限制很严格，你必须看清楚它的要求是4.1V 还是4.2V ，因为如果负极使用的时石墨系列，那么限制电压时4.2V ，如果负极用的是焦炭系列的话那么限制电压是4.1V, 这个一般电池上都会说明的，总之充电器和电池一定要匹配，你不能用4.2V的充电器去充4.1V的电池；7还有一点必须强调：绝对不能用充镍氢电池或者镍铬电池的充电器来充锂离子电池，这样不仅会损坏电池而且有可能会爆炸；8锂离子电池没有记忆功能，所以每次充电不像镍氢电池和镍铬电池一样需要放电，它可以随时随地的进行充放电。总的来说,不要迷信12小时的头三次充电,也不要总是害怕而去故意放电,要尽量是用完充,充满用,不要过于的去强调什么,手机电池的寿命是很长的,否则只会弄巧成拙.电池常用标准有哪些？电池常用IEC标准有： 镍镉电池的标准为IEC602851999; 镍氢电池的标准为IEC614361998.1; 锂电池的标准为 IEC619602000.11。 电池常用国家标准有： 镍镉电池的标准为GB/T 11013_1996，GB/T 18289_2000; 镍氢电池的标准为GB/T 15100_1994，GB/T 18288_2000; 锂电池的标准为 GB/T 10077_1998，YD/T 998_1999， GB/T 18287_2000。 另外电池常用标准也有日本工业标准JIS C 关于电池的标准 及SANYO和PANASONIC公司制定的关于电池企业标准。锂电池的标示怎么辨别根据 IEC61960 标准二次锂电池的标识如下: 1. 电池标识组成 3 个字母后跟 5 个数字（圆柱形）或 6 个数字（方形） 2. 第一个字母表示电池的负极材料: I表示有内置电池的锂离子; L表示锂金属电极或锂合金电极; 3. 第二个字母表示电池的正极材料: C基于钴的电极; N 基于镍的电极 M 基于锰的电极; V 基于钒的电极. 4. 第三个字母表示电池的形状: R 表示圆柱形电池; L表示方形电池. 5. 数字圆柱形电池5个数字分别表示电池的直径和高度。直径的单位为毫米，高度的单位为十分之一毫米。直径或高度任一尺寸大于或等于 100mm 时两个尺寸之间应加一条斜线。 方型电池的 6 个数字分别表示电池的厚度、宽度和高度（单位毫米）,三个尺寸任一个大于或等于 100mm 时尺寸之间应加斜线，三个尺寸中若有任一小于 1mm,则在此尺寸前加字母 t，此尺寸单位为十分之一毫米。例如： ICR18650 表示一个圆柱形二次锂离子电池正极材料为钴其直径约为 18mm 高约为 65mm。 ICP083448 表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为 8mm,宽度约为 34mm 高约为 48mm。 ICP08/34/150 表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为 8mm,宽度约为 34mm 高约为 150mm。 ICPt73448表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为 0.7mm,宽度约为 34mm 高约为 48mm什么是聚合物锂电池根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为 LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery,简称为 LIP)两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。聚合物锂离子电池可分为三类：（1）固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。（2）凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。（3）聚合物正极材料的锂离子电池。采用导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的 3 倍，是最新一代的锂离子电池。由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高 50以上。此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。聚合物锂离子的发展趋势展望聚合物锂离子电池在全球技术成熟并商业化已经 2 年多时间了，虽然销量在快速增长，但其市场份额尚低于10%，与液态锂电90%的市场份额无法相比，大大低于人们的预期。由于各种原因，目前市场上聚合物的价格普遍要高于液态锂电，但是，由于移动电器的竞争模式正在悄悄地发生变化，特别是聚合物电池给移动电器带来的设计价值创新（如 4mm 厚度以下的优越性能、大型规格电池），聚合物电池正被越来越多的手机、移动 DVD 等设计人员所认识，因而聚合物厂商还是信心十足，坚信聚合物的时代一定会到来。可以从手机的发展看聚合物锂离子电池的发展趋势。目前手机有以下几个发展趋势： (1) 手机本身向小型化、超薄化方向发展，以方便消费者的携带； (2) 手机设计的个性化，表现在设计理念已经不再是原来方方正正的形状，不规则形状、曲线、弧面设计造型成为手机设计美学化的主流； (3) 使用彩屏、手机功能的不断增加。为了使手机小型化，电池减小、减薄是一个最有效的途径。4mm以下厚度电池有成为薄型手机配置的主流趋势，从性价比来讲，这是聚合物的特长。不规则形状、曲线、弧面设计造型的手机给电池留下的有效空间变成了不规则形状。液态的长方型不能有效利用空间，容量较低，而叠片式聚合物可以将这种不规则空间最有效地利用起来，使容量放大。最近TCL 金能公司推出的圆弧型电池、梯形电池、背包电池能使手机比使用相应规格的液态电池容量增加 50%以上。手机功能越来越多，导致耗电越来越多。要求电池容量相应地增加。在不增加电池厚度的情况下，聚合电池是有明显优势的。与此相似，笔记本电脑、蓝牙耳机、小灵通手机、移动 DVD 等电器都在向移动、便携化方向发展，都配上了液晶显示，而且功能在不断增多，液晶屏幕在不断增大。这些都给聚合物锂离子电池提供了无限的商机。锂电池产业趋势 目前动力电池主要是镍氢电池和锂电池2种形式，混合动力电池目前多采用镍氢材料，但由于镍氢电池的一些技术性能已经接近理论极限值，因此并不被认为是未来的发展方向。相对而言，锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量密度大、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，得到广泛的认可。 自从商业化以来，锂离子电池不断攻城略地，已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。我国的锂离子电池研究开发项目一直是863计划的重点项目，从移动电子设备用小型电池开始，连续20年获得支持。根据统计,目前全国实现磷酸铁锂批量生产的企业有12家,年产量2400吨。小型锂离子电池已形成年产2亿只以上的生产能力，日本SONY、三洋等公司也将生产厂建到中国。大部分材料实现了国产化，国内已自建和引进多条生产线，配套材料厂也有很多个，均已形成大规模生产，市场竞争激烈。 2009年以来，受全球金融危机的影响，我国注册锂电池企业的1500多家，实际在市场活跃的却只不过百家左右，面对全球性的金融危机，将给锂电行业带来长远的推动作用。然而我国发展锂离子电池具有独特优势：除了锂离子电池本身所具备的性能优势外,以锂离子电池作为为混合动力汽车乃至纯电动汽车的储能设备,发展锂电汽车我国具有得天独厚的条件,其一,资源优势。锂电汽车的最主要关键部件是锂离子动力电池和永磁同步电机,锂离子动力电池的主要原材料锂、锰、铁、钒等在我国都是富产资源。而我国更是永磁同步电机中永磁材料稀土资源的大国,为锂电汽车提供了材料保证。其二,技术优势。我国的小功率锂离子电池早已经产业化,形成了上下游结合的完整产业链,电池产品超过世界市场的三分之一,锂离子动力电池技术已经达到国际先进水平,产业化条件也基本成熟。因此,无论是锂离子电池本身特点,还是我国目前的现状,发展锂离子动力电池都将是我国新能源汽车产业化的主要方向。在未来动力能源市场，锂离子电池将是一枝独秀。随着手机、笔记本电脑、数码相机等的消费和便携式电子产品的持续走强,锂离子电池的市场需求一直保持相