一、锂离子电池简介
《锂离子电池》课件
安全性能与环境影响
安全性能
锂离子电池的安全性能是其应用领域的重要考量因素。由于锂离子电池内部存在 可燃物质，不当使用或过充过放可能导致电池起火或爆炸。因此，提高锂离子电 池的安全性能是技术发展的重要方向。
环境影响
锂离子电池在使用和处理过程中可能对环境产生一定影响。主要包括废旧电池处 理问题、电解液泄漏和重金属元素释放等。因此，发展环保型的锂离子电池技术 也是当前的重要研究方向。
能量密度与功率密度
能量密度
锂离子电池的能量密度是指单位体积或质量所存储的电能，是衡量电池储能能 力的重要指标。提高能量密度是锂离子电池技术发展的重要方向。
功率密度
锂离子电池的功率密度是指单位体积或质量所输出的电能，是衡量电池快速充 放电能力的重要指标。提高功率密度有助于提升电动汽车等设备的加速性能和 响应速度。
为锂离子电池产业提供更广阔的发展空间。
06
锂离子电池的挑战与解决 方案
锂离子电池的安全问题与解决方案
总结词
锂离子电池的安全问题是当前面临的重要挑 战，包括过热、过充、短路等情况下的安全 隐患。
详细描述
为了解决锂离子电池的安全问题，需要采取 一系列措施，如改进电池设计、提高电池管 理系统智能化水平、加强生产工艺控制等。 此外，研发新型安全材料也是重要的研究方
工作原理
锂离子电池通过锂离子在正负极之间的迁移实现电能的储存和释放。充电时，锂离子从正极脱出，通过电解液和 隔膜迁移到负极并嵌入；放电时，锂离子从负极脱出，通过电解液和隔膜迁移到正极并嵌入，同时电子通过外电 路传递形成电流。
锂离子电池的种类
01
02
03
根据正极材料
钴酸锂、磷酸铁锂、三元 材料等。
根据用途
锂离子电池简介
锂离子电池简介2017-021.锂离子电池原理充电的时候，在外加电场的影响下，正极材料LiCoO2中的锂元素脱离出来，变成带正电荷的锂离子（Li+），在电场力的作用下，从正极移动到负极，与负极的碳原子发生化学反应，生成LiC6，于是从正极跑出来的锂离子就很“稳定”的嵌入到负极的石墨层状结构当中。
从正极跑出来转移到负极的锂离子越多，电池可以存储的能量就越多。
放电的时候刚好相反，内部电场转向，锂离子（Li+）从负极脱离出来，顺着电场的方向，又跑回到正极，重新变成钴酸锂分子（LiCoO2）。
从负极跑出来转移到正极的锂离子越多，这个电池可以释放的能量就越多。
在每一次充放电循环过程中，锂离子（Li+）充当了电能的搬运载体，周而复始的从正极→负极→正极来回的移动，与正、负极材料发生化学反应，将化学能和电能相互转换，实现了电荷的转移，这就是“锂离子电池”的基本原理。
由于电解质、隔离膜等都是电子的绝缘体，所以这个循环过程中，并没有电子在正负极之间的来回移动，它们只参与电极的化学反应。
2.锂离子电池构成锂离子电池内部需要包含几种基本材料：正极活性物质、负极活性物质、隔离膜、电解质。
正负极需要活性物质，是为了更容易参与化学反应，从而实现能量转换。
正负极材料不但要活泼，还需要具有非常稳定的结构，才能实现有序的、可控的化学反应。
一般选用锂的金属氧化物，如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等材料。
负极通常选择石墨或其他碳材料做活性物质。
电解质是锂离子传导的介质，要求锂离子电导率要高，电子电导率要小（绝缘），化学稳定性要好，热稳定性要好，电位窗口要宽。
人们找到了由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、和必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的电解质。
有机溶剂有PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC （碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等材料。
电解质锂盐有LiPF6，LiBF4等材料。
锂离子电池原理及工艺大全
锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌来工作，它主要有能量密度高，充电时间快，使用寿命长等特点。
随着能源汽车下游产业不断发展，锂离子电池的生产规正在不断扩大。
锂离子电池原理及工艺 - 大全2018锂离子电池简介一，锂离子电池的原理、配方和工艺流程•1、工作原理•1.1正极构造•LiCoO2 + 导电剂 + 粘合剂 (PVDF) + 集流体（铝箔）•1.2负极构造•石墨 + 导电剂 + 增稠剂 (CMC) + 粘结剂 (SBR) + 集流体（铜箔）•1.3工作原理•1.3.1 充电过程•一个电源给电池充电，此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上，正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。
此时：正负极物理反应为：•1.3.2 电池放电过程•放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。
由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。
电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。
•1.3.3 充放电特性•电芯正极采用LiCoO2 、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一种层结构很稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走x个Li离子后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于x的大小。
通过研究发现当x >0.5时，Li1-xCoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。
所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-xCoO2中的x值，一般充电电压不大于4.2V那么x小于0.5 ，这时Li1-xCoO2的晶型仍是稳定的。
锂离子电池
锂离子电池容易与下面两种电池混淆 （1）锂电池：以金属锂为负极。 （2）锂离子电池：使用非水液态有机电解质。 （3）锂离子聚合物电池：用聚合物来凝胶化液态有机溶剂，或者直接用全固态电解质。锂离子电池一般以石 墨类碳材料为负极。
发展过程
1970年，埃克森的ingham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。锂电池的正极 材料是二氧化锰或氯化亚砜，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，不需充电。锂离子电池（Li-ion Batteries）是锂电池发展而来。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。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结晶，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。
工作原理
作用机理
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”。
《锂离子电池》课件
能量密度
表示电池每单位重量或体积所能储存的能量，单位为瓦时每千克（Wh/kg）或瓦 时每升（Wh/L）。
电池的循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在特定充放电条件下能够维持 性能参数的时间，通常以充放电循环 次数来表示。
自放电率
通过掺杂金属离子或进行表面改性 ，可以改善正极材料的电化学性能 和循环稳定性。
负极材料的制备
负极材料的选择
常用的负极材料包括石墨、硅基材料 、钛酸锂等，选择合适的负极材料对 电池性能至关重要。
表面处理与改性
通过表面涂覆、化学处理、物理气相 沉积等方法对负极材料进行改性，以 提高其电化学性能和循环稳定性。
装配工艺流程
电池的装配工艺流程包括正负极片的切割、涂布、碾压、制片、装 配等环节，每个环节都需要严格的质量控制和工艺参数的优化。
电池的性能测试
电池装配完成后需要进行性能测试，如电化学性能测试、安全性能测 试等，以确保电池的质量和可靠性。
04 锂离子电池的性能参数与 测试
电池的容量与能量密度
电池容量
合成方法
负极材料的合成方法与正极类似，也 有多种方法可供选择，如固相法、化 学气相沉积法、电化学沉积法等。
电解液的制备
电解液的组成
锂离子电池电解液主要由 有机溶剂、锂盐和其他添 加剂组成。
电解液的制备方法
电解液的制备方法包括直 接混合法、共沸精馏法、 离子交换法等。
电解液的性能要求
电解液需要具有良好的离 子导电性、化学稳定性、 电化学稳定性以及安全性 等。
表示电池在不使用情况下，电量自行 减少的速度，通常以每月电量减少的 百分比来表示。
锂离子动力电池简介
锂离子动力电池简介锂离子动力电池是一种先进的储能装置，具有高能量密度、长寿命、轻量化、无记忆效应等优点。
它在电动汽车、储能系统和便携式电子设备中得到了广泛应用。
本文将介绍锂离子动力电池的基本原理、优点和缺点，以及其在不同领域的应用。
一、基本原理锂离子动力电池是一种充电式电池，其工作原理是通过锂离子在正负极材料之间的迁移来完成电荷和放电过程。
其正极材料通常使用钴酸锂、镍酸锂等化合物，负极材料通常使用石墨等材料。
在充电时，锂离子从正极材料释放，并通过电解质溶液迁移到负极材料中嵌入或吸附；在放电时，锂离子从负极材料释放，并通过电解质溶液迁移到正极材料中嵌入或吸附。
这种迁移过程是可逆的，可以进行多次充放电循环。
二、优点1.高能量密度：锂离子动力电池具有较高的能量密度，可以存储更多的能量，提供更长的使用时间。
2.长寿命：相比于其他类型的电池，锂离子动力电池具有更长的使用寿命。
这是由于其迁移过程是可逆的，不会引起结构损伤。
3.轻量化：锂离子动力电池具有较高的能量密度和较低的重量，使其在移动设备和电动汽车等领域应用广泛。
4.无记忆效应：锂离子动力电池没有记忆效应，使用者可以根据需要进行充电，而无需等待完全放电。
三、缺点1.安全性问题：锂离子动力电池在充电和放电过程中可能会产生热量，进而导致电池过热，甚至起火或爆炸。
因此，安全性一直是锂离子动力电池的一个关键问题。
2.有限的循环寿命：锂离子动力电池的循环寿命是有限的，随着使用次数的增加，其容量会逐渐减少。
四、应用领域1.电动汽车：锂离子动力电池在电动汽车中得到了广泛应用，因为其具有较高的能量密度、长寿命和较低的重量。
它可以提供足够的动力和续航里程。
2.便携式电子设备：如手机、平板电脑和笔记本电脑等便携式电子设备使用锂离子动力电池，因为它具有较高的能量密度和长寿命，可以提供长时间的使用时间。
3.储能系统：锂离子动力电池在储能系统中也得到了广泛应用。
它可以储存太阳能和风能等可再生能源，提供稳定的能量供应。
锂离子电池简介
1.锂离子电池哪一年商业化？锂离子电池首次由日本Sony公司在1990年研制成功并实现商业化。
2.锂离子电池工作原理。
以炭为负极，钴酸锂（LiCoO2）为正极为例。
充电过程中，锂离子从正极脱出，释放一个电子，三价钴氧化成四价钴，锂离子通过电解质嵌入负极，维持电荷平衡；放电过程中，电子从负极流经外部电路到达正极，在电池内部，锂离子通过电解液嵌入到正极，正极得到外电路一个电子，四价钴还原成三价钴。
3.锂离子电池的组成。
锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和外包装组成。
其中，正极、负极、隔膜和电解液是锂离子电池的四大主材。
4.锂离子电池正极材料的作用。
锂离子电池正极材料不仅作为电极材料参与电化学反应，还要作为锂离子源。
5.锂离子电池正极材料应该满足哪些条件？①比容量大，这就要求正极材料具有低的相对分子质量，且其宿主结构中能插入大量锂离子；②工作电压高，这就要求体系放电反应的吉布斯自由能负值要大；③高倍率下的充放电性能好，这就要求锂离子在正极材料内部和表面的扩散速率大；④循环寿命长，这就要求锂离子脱出和嵌入正极材料的过程中，正极材料的结构变化要尽可能小；⑤安全性好，这就要求材料具有较高的化学稳定性和热稳定性；⑥容易制备，对环境友好，价格便宜。
6.锂离子电池正极材料有哪些？锂离子电池正极材料一般为含锂的过渡金属氧化物或聚阴离子化合物，包括LiCoO2、LiMnO2、LiFeO4及其相关衍生材料。
含锂的过渡金属氧化物作为锂离子电池正极材料的优势。
过渡金属往往具有多种价态，可以保持锂离子嵌入和脱出过程中的电中性；另外，过渡金属氧化物对锂有较高的电极电势，可以保证电池具有较高的开路电压。
一般来说，对锂电势，过渡金属氧化物＞过渡金属硫化物；3d过渡金属氧化物＞4d过渡金属氧化物＞5d过渡金属氧化物。
3d过渡金属氧化物中，尤其以含Co、Ni、Mn元素的锂金属氧化物为主。
7.锂离子电池负极材料应该满足哪些条件？①低氧化还原电位，以满足锂离子电池具有较高的输出电压；②锂离子脱嵌过程中的电极电位变化较小，以保证充放电的电压波动小；③脱嵌锂离子过程中的结构稳定性和化学稳定性好，以使电池具有较高的循环寿命和安全性；④具有高的可逆比容量；⑤良好的锂离子导电性和电子导电性，以获得较高的充放电倍率和低温充放电性能。
锂离子电池的构造及原理
锂离子电池的构造及原理锂离子电池是一种能够将化学能转换为电能并用于电子设备的电池。
它的构造及原理相对简单，但这并不影响它成为了现代电子设备的主要能源来源。
本篇文章将会介绍锂离子电池的相关构造及原理，帮助读者更好地了解这种电池。
第一章：锂离子电池简介锂离子电池是一种高效、经济、环保且应用广泛的电池。
它采用了锂离子在正负极之间的迁移来储存化学能，并将其转换为电能。
随着技术的发展，锂离子电池在电动汽车、智能手机、笔记本电脑等领域都得到了广泛应用。
第二章：锂离子电池的构造锂离子电池的构造相对简单，但却是其性能表现的关键。
其主要构成部分包括正极、负极、电解液和隔膜。
2.1 正极锂离子电池的正极一般采用含有锂的金属氧化物，例如锂钴氧化物（LiCoO2）、锂铁磷酸铁（LiFePO4）、锂镍钴铝氧化物（LiNiCoAlO2）等。
这些物质的作用就是在电池放电时，释放出锂离子。
2.2 负极锂离子电池的负极一般采用石墨或者石墨化碳。
这些负极材料的作用就是吸收锂离子。
2.3 电解液电解液是将正负极隔开的一种物质。
一般来说，电解液是由一种或多种溶于有机溶剂中的锂盐组成的。
电解液发挥的作用是维持两种电极之间的电荷平衡。
2.4 隔膜隔膜是将正负极完全隔开的一层材料。
这种材料通常是由聚合物制成的。
隔膜的作用是让正负极在电流的作用下进行迁移，同时确保电池工作时不会短路。
第三章：锂离子电池的工作原理锂离子电池在充电和放电过程中都会发生化学反应。
下面分别介绍其充电和放电原理。
3.1 充电在充电过程中，正极放出锂离子，负极则接收这些离子。
同时，电荷通过电解液传输。
与此同时，充电器也会向电池输送电能，使这些锂离子逆向迁移，到达正极。
3.2 放电在放电过程中，则是相反的反应。
存储在正极的锂离子会流向负极，同时释放出能量。
这些锂离子通过电解液传输，在负极被吸收。
伴随这个过程，锂离子电池的电压下降。
第四章：锂离子电池的优势和不足锂离子电池的优势主要在于其高能量密度、长寿命、较小的自放电率以及易于维护。
锂离子电池基础知识
电池基础知识培训资料一、锂离子电池工作原理与性能简介:1、电池的定义:电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能，电池即是一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供能源.2、锂离子电池的工作原理：即充放电原理。
Li-ion的正极材料是氧化钴锂,负极是碳。
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。
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就象一把摇椅，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两端来回奔跑。
所以,Li—ion又叫摇椅式电池。
通俗来说电池在放电过程中,负极发生氧化反应,向外提供电子;在正极上进行还原反应,从外电路接收电子，电子从负极流到正极，而电流方向正好与电子流动方向相反，故电流经外电路从正极流向负极。
电解质是离子导体，离子在电池内部的正负极之间定向移动而导电,阳离子流向正极，阴离子流向负极。
整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质的离子体系构成的完整放电体系，从而产生电能。
正极反应:LiCoO2==== Li1-xCoO2+ xLi+ + xe负极反应:6C + xLi+ + xe—=== Lix C6电池总反应:LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC63、电池的连接：根据电池的电压与容量的需求，可以把电池做串联、并联及混连连接。
a、串联:电压升高,容量基本不变；b、并联：电压基本不变，容量升高;c、混联：电压与容量都会升高；4、化学电池的种类：锂离子电池按电池外形来分类，可分为圆柱形、方形、钮扣形和片状形等。
锂离子电池基础知识 一
3.3 隔膜 锂离子电池隔膜需要耐有机溶剂的隔膜材料，一般选用高强 度薄膜化的聚烯烃多孔膜，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP） 及PP／PE／PP复合膜等。 隔膜的制造方法主要有二种：湿法工艺（热致相分离法）和 干法工艺（熔融拉伸法），干法工艺相对简单且生产过程中 无污染，但隔膜的孔径、孔隙率较难控制，横向强度较差， 复合膜的厚度不易做薄，采用此法生产的企业有日本的宇部 和美国Celgard。 湿法工艺可以较好地控制孔径、孔隙率，可制备较薄的隔膜， 隔膜的性能优异适用于大容量高倍率放电的锂离子电池，缺 点是工艺复杂，生产费用相对较高，目前采用此法生产隔膜 的有日本旭化成、东燃（Tonen）以及美国Entak等。
锂离子电池实际上是 Li+的浓差电池，充电时， Li+从正极材料脱嵌， 通过电解质（液）迁移到负极，并嵌入到石墨的层状结构中，此时 负极处于富锂状态，正极处于平锂状态；放电时反应过程相反。 锂离子电池在充放过程种， Li+在正、负两极间嵌入和脱嵌，因此 锂离子电池也被称为“摇椅电池”。
2.2 锂离子电池特点 2.2.1 锂离子电池特点： ① 比能量高，锂离子电池质量比能量达120Wh/kg 体积比能量达300Wh/dm3 ② 平均放电电压高，锂离子电池的平均放电电压3.7V左右，是镉镍 电池和氢镍电池的3倍。 ③ 自放电率低，锂离子电池在正常存放情况下的月自放电率小于 10%。 ④ 无记忆效应。 ⑤ 充放电安时效率高，化成后的锂离子电池充放电安时效率一般在 99%左右。 ⑥ 循环寿命长，锂离子电池在100% DOD下，充放电可达800周。 ⑦ 工作温度范围宽，锂离子电池的工作温度范围一般在-20℃~45℃。 ⑧ 对环境友好，锂离子电池被称为“绿色电池”。
⑤ 镍钴锰酸锂—三元正极材料 采用钴、锰对LiNiO2联合掺杂形成LiNixCoyMnzO2三元正极材料，是锂离子电池 正极材料研究的热点之一，由于引入了价格低廉的+4价的锰金属，Ni金属的价态 不必要求+3价，为此，Li-Ni-Co-Mn-O材料可在空气中直接煅烧，其合成更为方 便，生产成本大幅下降。同时该三元材料综合了 LiCoO2、 LiNiO2和 LiMn2O4 三 者的优点，与 LiCoO2相比具有更高比容量，更大能量密度，较好的安全性和更 低的成本。 镍钴锰酸锂主要性能指标 ：
锂离子电池 循环寿命名词解释
锂离子电池循环寿命名词解释随着智能手机、电动汽车和可穿戴设备的普及，锂离子电池已经成为了我们日常生活中不可或缺的能源储存设备。
在使用锂离子电池的过程中，循环寿命是一个重要的概念。
在本文中，我们将对锂离子电池循环寿命进行详细的解释，帮助读者更好地理解和应用锂离子电池。
一、锂离子电池简介锂离子电池是一种通过锂离子在正负极之间的移动来储存和释放能量的电池。
它由负极、正极、隔膜和电解质组成。
在充电过程中，锂离子从正极迁移到负极，而在放电过程中，锂离子则从负极回迁至正极。
这一循环过程使得锂离子电池能够不断地储存和释放能量，为我们的生活提供持久的动力支持。
二、循环寿命的定义循环寿命是指锂离子电池能够完成多少次完整的充放电循环，而仍能保持其额定容量的能力。
通俗地讲，循环寿命就是衡量锂离子电池使用寿命的一个重要参数。
一般来说，锂离子电池的循环寿命以完整的充放电循环次数来计算，通常以500次或1000次充放电循环作为一个衡量标准。
三、影响循环寿命的因素1. 充放电深度：充放电深度是指电池在每一次充放电中所释放或储存的能量占其额定容量的百分比。
充放电深度越大，电池的循环寿命就会越短。
2. 温度：温度是影响锂离子电池循环寿命的重要因素之一。
高温会加速电池的老化和损坏，降低其循环寿命。
3. 充电速度：过快的充电速度会导致电池内部产生过多的热量，从而影响电池的寿命。
适当控制充电速度可以延长电池的循环寿命。
四、延长循环寿命的方法1. 控制充放电深度：对于需要长期使用的锂离子电池设备，建议合理控制充放电深度，避免过度放电或充电。
2. 维护合适的温度：在使用锂离子电池设备时，尽量避免暴露在高温或特殊寒冷的环境下，以延长电池的循环寿命。
3. 合理控制充电速度：在充电时，尽量选择合适的充电器，控制充电速度，避免过快的充电导致电池过热。
五、结语循环寿命是评价锂离子电池性能和使用寿命的重要指标，而延长电池的循环寿命也是我们在日常使用电池设备时应该重视的问题。
一锂离子电池简介
一锂离子电池简介锂离子电池（Lithium-ion battery）是一种高能量密度、高电压的可充电电池。
它由锂离子在正负极之间迁移来储存和释放电能。
锂离子电池的高能量密度，使得它成为目前应用最广泛的可充电电池之一，被广泛应用于移动通信、电动工具、电动车辆、家庭储能等领域。
锂离子电池的基本构造包括正极、负极、分离膜和电解质。
正极通常由锂重氧化物（如LiCoO2、LiFePO4等）制成，负极由石墨材料制成。
分离膜通过电解质来隔离正负极，防止短路和电化学反应。
电解质通常是有机液体（如碳酸酯），它允许离子在正负极之间迁移，从而实现充放电过程。
锂离子电池的工作原理是通过离子在锂离子电池正负极之间的迁移来完成充放电过程。
在充电过程中，锂离子从正极（锂重氧化物）释放出来，经过电解质迁移到负极（石墨），在负极与锂发生化学反应，同时释放出电子。
在放电过程中，锂离子从负极迁移到正极，与正极物质发生化学反应，同时吸收电子，形成锂离子化合物。
通过充放电过程，锂离子的迁移实现了电能的储存和释放。
锂离子电池相对于传统的铅酸电池和镍氢电池具有许多优势。
首先，锂离子电池具有高能量密度，即单位体积或单位重量所存储的电能更多。
这使得锂离子电池在电子产品中得到广泛应用，如智能手机、平板电脑等，因为它们需要小型轻便的电池。
其次，锂离子电池具有较低的自放电率，即静置时电池不会快速放电。
这使得锂离子电池具有长期储存的能力，可以作为备用电池使用。
此外，锂离子电池具有较长的循环寿命，即充放电循环次数较高，这使得它成为电动车辆和家庭储能系统等领域的理想选择。
然而，锂离子电池也存在一些问题。
首先，锂离子电池存在较高的成本。
它的生产过程相对复杂，涉及到许多稀有材料和技术。
其次，锂离子电池的安全性是一个重要的问题。
当电池受到过热、过充、过放或物理损坏时，可能会发生热失控、爆炸或火灾等事故。
因此，在锂离子电池的设计和制造过程中，安全性应作为重要的考虑因素。
锂离子电池简介及主要应用
锂离子电池简介使用煤炭，石油和天然气的很长一段时间以来，都是以化石燃料为主要能源，这样的能源结构，使得环境污染严重，并且由此导致的全球变暖问题和生态环境恶化问题受到越来越多的关注。
所以，可再生能源和新能源的发展成为在未来技术领域和未来经济世界的一个最具有决定性的影响。
锂离子电池作为一种新的二次清洁，且可再生能源，其具有工作电压高，质量轻，能量密度大等优点，在电动工具，数码相机，手机，笔记本电脑等领域得到了广泛的应用，并且显示出强大的发展趋势。
锂离子电池的发展历史第二十世纪六十、七十年代，几乎在锂电池是发明的同时，研究发现许多插层化合物可以与金属锂的可逆反应，构成锂电池[1]。
早在第二十世纪七十年代提出了分层组织作为阴极的斯梯尔最有代表性的一种，金属锂作为阳极的Li-TiS2系统。
1976年Whittingham证实了系统的可靠性。
随后，埃克森公司的Li-TiS2系统进行深入研究，并希望其商业化。
但是，系统很快就暴露出许多致命的缺陷。
首先，活性金属锂容易导致有机电解液的分解，导致电池内部压力。
由于锂电极表面的表面电位分布不均匀，在锂金属的电荷将在锂沉积的阴极，产生锂“枝晶”。
一方面会造成可逆嵌锂容量损失，另一方面，枝晶可以穿透隔膜和负极连接，造成电池内部短路，瞬间吸收大量的热，发生爆炸，导致严重的安全隐患。
这一系列因素导致金属锂电池的循环性能和安全两差异，所以Li-TiS2系统未能实现商业化。
1980，阿尔芒首次提出摇椅电池的想法。
使用低锂嵌入化合物锂化合物代替金属锂作为阳极，采用高嵌锂电位嵌锂化合物作正极。
同年，在美国德州大学Goodenough教授的国家提出了一系列的锂过渡金属氧化物LixMO2（M=Co 、Ni或Mn)为两电池正极材料锂。
1987，奥邦成功组装了浓差电池MO2 (WO2)/LiPF6-PC/LiCoO2和证明“摇椅电池”的想法的可行性，但由于负电极材料形成LiMoO2 CLiWO2嵌入电位高(0.7-2.0 V vs.Li/Li+)嵌锂容量较低，并没有显示高电压的锂离子二次电池的优点，比容量高。
13-一文全面了解锂电池
1.2 电池的分类
电池
可充电电池
一次性电池
镍镉电池 锂离子电池 镍氢电池 铅酸电池
锂电池 碳性电池和碱性电池
液态锂离子电池 聚合物锂离子电池 锂铁电池 锂锰电池 锂亚电池
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1.3 锂离子电池的定义
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。正极采用含锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、LiXMnO2 、LiFePO4和 三元复合材料LiCoxNiyMnzO2。负极采用层间化合物石墨C。
3.7V系列的锂离子电池的循环次数在500次以上。 3.2V系列的锂离子电池的循环次数在1000次以上。
五 锂离子电池的应用
5.1 便携式电子产品
MP3/MP4/MP5 产品简介： 便携式音乐播放器、视频播放器等 笔记本 产品简介： 手提电脑、掌上电脑、一体式平板电脑等
40
手机 产品简介： 手机等便携式设备 数码相机 产品简介： 便携式数码相机、单反相 机、卡式数码相机等产品
6 个数字，前2 个数字表示厚度， 中间2 个表示宽度，后面2 个表示高度 (长度)，单位为mm。
ICP 053353 就是厚度为5mm，宽度 为33mm，高度(长度)为53mm 的方形电 池。
35
4.3 锂离子电池和其它二次电池性能比较
电池类型 工作电压 质量比能量 体积比能量 充电方法 充电终点控制 工作温度 循环次数/80% 自放电/月/室温
5 个数字，前2 个数字表示直径，后3 个数字表示高 度，单位都为mm。
如：ICR 18650 就是直径为18mm，高度为65mm 的 通用的18650 圆柱形电池。
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4.2 方形锂离子电池的命名
方形电池，3 个字母后跟6 个数字， 3 个字母，前两个字母的意义和圆柱形 一样，后一个字母为P 表示为方形。
锂离子电池工作原理及分类
浅谈锂离子电池工作原理1.锂离子电池工作原理—简介锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。
电池充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。
放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子，并在阴极处合成锂原子。
所以，在该电池中锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。
2.锂离子电池工作原理—结构锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品，电池的主要构成为正负极、电解质、隔膜以及外壳。
正极---采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。
负极----材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物。
电解质---采用LiPF6的乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。
隔膜---采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。
外壳---采用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功能。
3.锂离子电池工作原理锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。
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，到达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。
此时正极发生的化学反应为：charge正极反应LiCoO2Li1-x CoO2 +xLi++xe-discharge同样道理，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，又运动回到正极。
回到正极的锂离子越多，放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
此时负极发生的化学反应为：charge负极反应C +xLi++xe- C Lixdischarge不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。
锂离子电池安全手册
锂离子电池安全手册
锂离子电池安全手册是一种针对锂离子电池的安全使用和管理手册，旨在帮助用户了解锂离子电池的特性、使用条件和安全措施。
以下是一些可能包含在锂离子电池安全手册中的内容：
1. 锂离子电池简介：介绍锂离子电池的基本组成结构、原理、分类和一些特性。
2. 使用指南：针对不同类型的锂离子电池，给出了使用条件和要求，如充电和放电规范、温度要求、放置要求等。
3. 安全警示和措施：列出了使用锂离子电池应注意的一些安全警示，如不要过度充电、禁损坏电池、禁止过度放热等，并针对这些警示给出了相应的措施。
4. 事故处理：针对可能发的事故（如漏液、过度热危险等），列出了应急处理措施，并进行了详细说明。
5. 正确的储存和运输方式：针对锂离子电池的储存和运输，给出了指导性的措施，并提供对应的注意事项。
6. 废旧电池处理：分析并列出了废旧电池的几种处理方法，并介绍了相应的处理流程和安全注意事项。
另外，随着锂离子电池的逐渐普及，相关的法律法规日益完善，因此锂离子电池安全手册也需要随着相关法规的变化及时更新，以确保安全性和合法性。
锂电池技术与测试方法
锂离子电池技术与测试方法目录第一部分1.1 锂离子电池简介 ----------------------------2 1.2. 锂离子电池组成 -------------------------3 1.3. 锂离子电池原理 -------------------------4 1.4. 锂离子电池的种类 ------------------------5 1.5. 锂离子电池优缺点 ------------------------7 1.6. 如何正确使用锂离子电池 ------------------8第二部分ST-BTJCY3000型智能电池充电放电检测仪2.1. 性能特点 --------------------------------10 2.2. 技术指标 --------------------------------11 2.3 技术支持与网站信息 -----------------------12第三部分聚合物锂离子电池规格、测试方法和标准3．1.聚合物锂离子充电电池规格--------------15 3.2.测试标准 ------------------------------------------16 3.3.文档参考的国标依据 --------------------------------18第一部分1.1 锂离子电池简介1.1.1锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。
在介绍Li-ion之前，应先介绍锂电池。
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.这种电池也可能充电,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。
1.1.2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，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。
锂离子电池正极材料的选择
缺点
价格昂贵； 抗过充电性能差； 循环寿命较低； 有污染性。 充放电过程中结构会逐渐改变，导 致容量衰减，寿命降低； 较高工作温度下会溶解。
三元材料 磷酸铁锂
电化学性能稳定；
价格随钴的价格上下浮动大；
放电电压范围宽；
有污染性；
比能量高； 循环性能好。
制作用金属材料钴稀缺。
最环保，铁资源丰富；
本征电导率低，低温性能差；
(2)动力电源 随着世界能源紧张、传统能源（油、煤）使用所造成的环境污染
加重，而急需“环保型能源”代替；于是，太阳能、风能、潮汐能的 开发相继问世，这些清洁能源有一个共同特点，即为其动力来源在时 间上不连续，因而必须在其高峰期将所产生的电能储存下来，以便低 峰时使用。因此大容量的二次电池便成为清洁能源的重要组件；大容 量的二次电池也成为电动汽车的理想动力源，并且在航空、航天、航 海中有广泛的用处。
与钴酸锂正极材料比较，具有价格优势，同时在循环稳定性、热 稳定性和安全性能上有所改善，具有广阔的市场前景。但该种材料的 原料之一——钴的价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价 格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴 处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。随着性 能更加优异的磷酸铁锂的技术开发，三元材料也被认为是磷酸铁锂大 规模生产前的过渡材料。 3、尖晶石锰酸锂LiMn2O4
图1 锂离子电池工作原理
为了满足便携电子设备小型化、轻量化发展需求，锂离子电池自 大规模商用化以来，凭借其放电电压高、能量密度高和循环寿命长等 优势，近年来逐渐取代了铅酸、镍镉、镍氢等传统二次电池，担负着 电子设备用小型二次电池的主要角色。随着市场的多元化，使其市场 容纳量越来越扩大，而且期待其大规模应用于电动汽车、储能电站等 用途方面，其应用领域主要有以下三个方面：
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图2 全球锂电池产值增长趋势（来源于IIT）
二、锂离子电池正极材料
锂离子电池的输入输出性能主要取决于电池内部材料的结构和 性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。 其中正负极材料的选择和质量直接决定了电化学体系特性与电池性 能。因此高性能、高安全的正负极材料的研究一直是锂离子电池行业 发展的重点。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。正极 材料是锂电池中最为关键的原材料，它决定了电池的安全性能和电池
Saft的锂离子电池包括NCA正极和磷酸铁锂正极两个系列。其NCA 电池开始于1990年代后期，与其它锂离子电池正极材料相比，NCA具 有能量密度上的优势。其高温电池（NCA正极）能够在＞100℃的环境 下反复使用200次以上，125℃浮充、脉冲放电条件下使用1个月，主 要用于石油钻井和其他高温环境。
能否大型化，应该说是锂离子电池正极材料的发展引领了锂离子电池 的发展。
衡量锂离子电池正极材料的好坏，主要从以下几个方面进行评估： (1)正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输 出电压； (2)正极材料的可逆放电比容量与材料堆积密度，以获得电池的 高容量； (3)在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构稳定性，以保证 电池良好的循环性能； (4)正极材料应有较高的电导率，以满足电池的快速充放电需求； (5)电池使用安全与抗滥用性能； (6)价格便宜，对环境无污染。 目前正在使用和开发的锂电池正极材料中，以过渡金属氧化物所 表现出的性能最佳，主要有：层状盐结构的钴酸锂、镍钴酸锂、镍锰 钴三元材料，尖晶石型的锰酸锂，橄榄石型的磷酸铁锂等。中国目前 正极材料主要包括钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂。钴酸锂依 然是国内小型锂电领域正极材料的主力，三元材料和锰酸锂主要在小 型锂电中应用，在电动自行车和电动工具中也有部分使用；磷酸铁锂 目前主要使用在电动工具和电动汽车领域。下面将几种常见的正极材 料的主要特点介绍如下： 1、钴酸锂 LiCoO2 钴酸锂属于α-NaFeO2型层状岩盐结构，由于具有生产工艺简单和 电化学性能稳定等优势，最先实现商品化。钴酸锂具有放电电压高、 充放电电压平稳、比能量高等优点，在小型消费品电池领域中具有重 要应用。 钴酸锂正极材料的缺点：价格昂贵，钴资源短缺，有放射性，不 利于环保；电池正极实际利用比容量仅为其理论容量的274mAh/g的50% 左右；钴酸锂的循环寿命较低，一般只有500次左右；钴酸锂的抗过 充电性能较差，轻微过充即可引起电池循环寿命迅速降低，不适合用 于电池组；剧烈过充可能发生锂枝晶短路、引起安全事故。 2、三元材料NMC 近几年来，多元过渡金属复合型层状正极材料发展迅速，尤其是 含有钴镍锰三种元素的复合氧化物材料，可用通式表示为
LiMnxNiyCozO2。一方面是由于钴酸锂价格高导致的，另一方面国际市 场的需求，在小型低功率电池和大功率动力电池上都有应用。由于中 国企业越来越多的参与国际市场竞争，国际锂电企业的材料选择也直 接影响到国内企业的选择。
此种材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，形成 了LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2三相的共熔体系，且其综合性能优于任一的 单组合化合物，存在明显的三元协同效应。此类固溶体材料通常具有 200mAh/g左右的放电容量，主要工作电压区间在2.5~4.6V之间，在充 放电过程中，能保持层状结构的特征，避免了层状LiMnO2结构向尖晶 石结构的转变。
与钴酸锂正极材料比较，具有价格优势，同时在循环稳定性、热 稳定性和安全性能上有所改善，具有广阔的市场前景。但该种材料的 原料之一——钴的价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价 格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴 处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。随着性 能更加优异的磷酸铁锂的技术开发，三元材料也被认为是磷酸铁锂大 规模生产前的过渡材料。 3、尖晶石锰酸锂LiMn2O4
一、锂离子电池简介
锂离子电池是一种二次电池，俗称“锂电”，其发展最早始于十 九世纪60~70 年代的世界石油危机时期，在1990年由日本Sony 能源 公司和意大利Moli 能源公司率先开发出以碳材料为负极、以钴酸锂 为正极的锂离子电池。这种电池分别用能够可逆地嵌入与脱嵌锂离子 的化合物作为正负电极材料，依靠锂离子在正负极之间的转移来完成 电池充放电工作，因其独特的机理而被形象地称为“摇椅式电池”。
(3)军用电源 战争由机械化→自动化→信息化→向信息中心战的方向发展，军
用电源的便携性、功率性能、能量密度、使用寿命、可靠性等方面， 是军事通讯设备、观察与侦察设备、制导兵器、军用计算机及模拟演 练系统所用电源必须的要求。目前，锂离子电池除了用在军事通讯外， 也用在一些武器系统中，如∶美国、德国、英国研制的单兵系统中、 日本正在建造电动潜艇中均采用了锂离子电池。
图1 锂离子电池工作原理
为了满足便携电子设备小型化、轻量化发展需求，锂离子电池自 大规模商用化以来，凭借其放电电压高、能量密度高和循环寿命长等 优势，近年来逐渐取代了铅酸、镍镉、镍氢等传统二次电池，担负着 电子设备用小型二次电池的主要角色。随着市场的多元化，使其市场 容纳量越来越扩大，而且期待其大规模应用于电动汽车、储能电站等 用途方面，其应用领域主要有以下三个方面：
(2)动力电源 随着世界能源紧张、传统能源（油、煤）使用所造成的环境污染
加重，而急需“环保型能源”代替；于是，太阳能、风能、潮汐能的 开发相继问世，这些清洁能源有一个共同特点，即为其动力来源在时 间上不连续，因而必须在其高峰期将所产生的电能储存下来，以便低 峰时使用。因此大容量的二次电池便成为清洁能源的重要组件；大容 量的二次电池也成为电动汽车的理想动力源，并且在航空、航天、航 海中有广泛的用处。
缺点
价格昂贵； 抗过充电性能差； 循环寿命较低； 有污染性。 充放电过程中结构会逐渐改变，导 致容量衰减，寿命降低； 较高工作温度下会溶解。
三元材料 磷酸铁锂
电化学性能稳定；
价格随钴的价格上下浮动大；
放电电压范围宽；
有污染性；
比能量高； 循环性能好。
制作用金属材料钴稀缺。
最环保，铁资源丰富；
本征电导率低，低温性能差；
图3 磷酸铁锂充放电结构变化示意图
三、磷酸铁锂正极材料的优势
橄榄石型的磷酸铁锂(LiFePO4)是高能动力电池的最佳新型正极 材料。其主要优点表现在：
(1) 能解决LiCoO2及其它现有正极材料不能解决的安全问题：由 于采用磷酸根取代了氧，在滥用条件下不会有氧气析出，所以安全性 能显著提高。磷酸铁锂放热峰值温度可达350℃—500℃，且产热量小， 而锰酸锂和钴酸锂在200℃左右即发生较强烈的放热。
循环寿命最长，电池放电深度 电池能量密度一般；
利用范围宽；
Hale Waihona Puke 掺杂、包覆的合成工艺，生产技术
高温稳定性好，安全性最好。 门槛高、批次稳定性较差。
四、军用电池企业Saft的选择——磷酸铁锂
法国企业Saft是世界领先的先进高科技工业电池的设计开发及 制造商。Saft在镍镉电池（工业、大型交通、专业电子、运输领域应 用）、高性能一次性锂电池和锂离子电池系统（广泛应用于民用、军 事等许多终端市场）的设计、开发和生产方面位于全球领先地位。此 外，Saft还是锂离子卫星电池的世界级专家，同时为清洁能源交通工 具以及可再生能源存储的新科技领域提供锂离子电池。
Saft的磷酸铁锂电池“Super-Phosphate”于2009年开发完成， 主要有10Ah、25Ah的高功率型和45Ah高能量型的圆柱形电池，可满足 -50℃～+60℃的放电温度环境。
以下为10Ah磷酸铁锂电池的产品数据：
3.6 140 较高 ≈500
3.7 170 较高 >500
3.8 110 较低 >1000
3.4 160 较低 >2000
价格 安全性
应用领域
高 较差
小电池
较高 中等 小电池（主） /小型动力电 池
低 良好 动力电池 （主）/小电 池
较低 优异
动力电池/超 大容量电池
钴酸锂 锰酸锂
优点
工作电压高； 充放电电压平稳； 比能量高； 生产工艺简单。 锰资源丰富，价格较低； 安全性高； 较容易制备。
国内已有多数企业已经开始稳定批量地使用锰酸锂。锰酸锂主要 与钴酸锂掺混使用于低端的钢壳电池上，或者单独用于动力电池。目 前国内锰酸锂企业包括大型的正极材料生产企业都在积极的开发高 温循环改善的锰酸锂材料。
4、磷酸铁锂LiFePO4 随着动力电池的发展，国内厂家大多倾向于采用磷酸铁锂材料。
该材料具有橄榄石晶体结构，是近年来研究的热门锂离子电池正极材 料之一。其理论容量为170 mAh/g，其实际容量可达160 mAh/g。工作 电压范围为3.4V左右。与以上介绍的正极材料相比，LiFePO4具有优 异的结构稳定性、优异的安全可靠性，环保并且价格低廉。由于 LiFePO4与FePO4结构相似，锂离子脱出/嵌入后，晶体结构几乎不发生 重排。基于以上原因，LiFePO4在大型锂离子电池方面有非常好的应 用前景。但由于磷酸铁锂电子电导率、离子扩散系数低，需要经过掺 杂、碳包覆、纳米化等技术手段以获得较理想的电化学性能，因而材 料生产技术门槛很高，大多数生产厂商在批量生产时产品的均一性、 批次稳定性难以保证。
(1)便携电源 作为用电器上的便携式电源已被广泛的应用于摄像机、录音机、
随身听、移动电话、笔记本电脑、便携式测量仪器、小型医疗仪器、 机器人等小型轻量化电子装置以及电动玩具、电动剃须刀、小手电等 日用电器中，正在逐步地替代传统电源。这些小型用电器的品种在不 断的出现、用户在不断地增加，有专家认为：锂离子电池技术将成为 21世纪具有战略意义的军、民两用技术。
与钴酸锂和镍酸锂相比，锰酸锂具有原料锰的资源丰富、价格低 廉及无毒性等优点。层状锰酸锂LiMnO2用作锂离子电池正极材料的缺 点是虽然容量很高，但在高温下不稳定，而且在充放电过程中易向尖 晶石结构转变，导致容量衰减过快。