锂离子电池简介

锂离子电池（LiIon）早在1912年就已开发出来，但直到1995年索尼采用它们才开始普及。锂离子（Li-Ion）电池是一种可充电电池，其能量容量是镍镉电池的两倍，具有更高的稳定性和安全性。锂离子电池使用液态锂基材料作为其电极之一。

它是把锂离子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成负极（传统锂电池用锂或锂合金作负极）。正极材料常用LixCoO2，也用LixNiO2和LixMnO4，电解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基碳酸酯（DMC）。

锂离子二次电池充、放电时的反应式为（如下图）：

锂离子电池的结构

锂离子电池的三个主要功能部件是正负极和电解液。通常，传统锂离子电池的负极由碳制成。正极通常是金属氧化物。所述电解质是锂盐在有机溶剂中。电极的电化学作用在阳极和阴极之间反转，这取决于电流流过电池的方向。

最常见的商业使用的阳极（负极）是石墨，在其完全锂化的LiC6状态下，xxx容量为372mAh/g。正极一般是三种材料中的一种：层状氧化物（如钴酸锂）、聚阴离子（如磷酸铁锂）或尖晶石（如锂锰氧化物）。最近，含有石墨烯的电极（基于石墨烯的2D和3D结构）也被用作锂电池电极的组件。

电解质通常是有机碳酸酯的混合物，例如含有锂离子络合物的碳酸亚乙酯或碳酸二乙酯。这些非水性电解质通常使用非配位阴离子盐，例如六氟磷酸锂(LiPF6）、六氟砷酸锂一水合物（LiAsF6）、高氯酸锂（LiClO4）、四氟硼酸锂（LiBF4)，和三氟甲磺酸锂(LiCF3所以3）。

锂离子电池在各种设备中很常见，尤其是移动设备。锂离子电池的适用领域也很广泛，例如智能手机，平板电脑和笔记本电脑，无线电控制的车辆，便携式蒸发器，无人机等等。甚至有一些巧妙设计的锂离子电池已用于可穿戴设备中。锂离子电池（Li-Ion）与锂聚合物（LiPo）电池相比。由于室温性能差，真正的锂聚合物LiPo电池不能在市场上买到，我们现在通常用到的锂聚合物电池实际上是聚合物杂化物或聚合箔袋形式的标准液体电解质。软包锂聚合物液体电池仍然需要产品中的硬壳以防止膨胀，否则会有安全问题。

在悬浮板和便携式蒸发器等高排放应用中，锂离子（LiIon）电池发生了燃烧或爆炸事故。其中一个原因可能是劣质甚至可能不是锂离子电池。例如，我们知道的特斯拉，它的S高性能电动汽车中使用的锂离子电池，可以放电至零伏而不会发生事故。所以，选择一款高性能的合适的锂离子电池，具体要看他应用的范围。锂离子电池具有更好的低温放电性能，工作温度范围为-20’C-60’C。但是注意了，不使用的话，有些也是会老化的。锂离子电池更适合于非常高耗电的设备。最后，小格提醒大家，锂聚合物电池和锂离子电池都需要特殊的智能充电器，并且需要电路保护才能最安全地使用。

锂离子电池控制程序

单个锂离子电池和完整锂离子电池的充电程序略有不同。

单个锂离子电池分两个阶段充电：

恒流(CC)。

恒压(CV)。

锂离子电池（一组串联的锂离子电池）分三个阶段充电：

恒流。

平衡（电池平衡后不需要）。

恒压。

在恒流阶段，充电器以稳定增加的电压向电池施加恒流，直到达到每个电池的电压限制。

在平衡阶段，充电器降低充电电流（或循环充电和关闭以降低平均电流），同时通过平衡电路使单个电池的充电状态达到相同水平，直到电池平衡。一些快速充电器跳过这个阶段。一些充电器通过对每个电池独立充电来实现平衡。

在恒压阶段，充电器向电池施加等于xxx电池电压乘以串联电池数的电压，随着电流逐渐向0下降，直到电流低于设定阈值（约3%的初始值）恒定充电电流。

大约每500小时定期加满一次。当电压低于4.05V/cell时，建议启动顶部充电。

锂离子电池的性能

比能量密度：100～250W·h/kg（360～900kJ/kg）

体积能量密度：250至680W·h/L（900至2230J/cm³）

比功率密度：300至1500W/kg（20秒和285W·h/L）

由于锂离子电池可以有多种正负极材料，因此能量密度和电压也随之变化。开路电压比更高的水溶液系电池（如铅酸，镍金属氢化物和镍镉）。内阻随着循环和老化而增加。内阻上升会导致端子电压在负载下下降，从而降低xxx电流消耗。最终，增加电阻会使电池处于一种状态，使其无法再支持它所要求的正常放电电流，而不会出现不可接受的电压降或过热。

锂离子电池的形状

锂离子电池（不同于整个电池）有各种形状，通常可以分为四组：

小圆柱体（没有端子的实心体，如旧笔记本电池中使用的那些）
大圆柱体（带有大螺纹端子的实心体）
扁平或袋状（柔软、扁平的机身，例如用于手机和新型笔记本电脑的电池；这些是锂离子聚合物电池。
带有大螺纹端子的刚性塑料外壳（如电动汽车牵引包）