锂电池基础知识介绍
锂电池基础知识
锂电池基础知识锂电池基础知识目录一、前言二、锂离子电池的分类及性能指标三、锂离子电池的优缺点3.1 锂离子电池的优点3.2 锂离子电池的缺点四、锂离子电池工作原理4.1 锂离子电芯工作原理4.2 保护电路工作原理五、锂离子电池的发展方向一、前言自1958 年美国加州大学的一名研究生提出了锂、钠等活泼金属做电池负极的设想后，人们开始了对锂电池的研究。
当锂电极被碳材料代替时，即开始了锂离子电池的工业化革命。
锂离子电池的研究始于 1990 年日本 Nagoura 等人研制成以石油焦为负极，以钴酸锂为正极的锂离子电池；同年日本 Sony 和加拿大Moli 两大电池公司宣称将推出以碳为负极的锂离子电池。
与其他充电电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点。
作为一类重要的化学电池，锂离子电池由手机、笔记本电脑、数码相机及便携式小型电器所用电池和潜艇、航天、航空领域所用电池，逐步走向电动汽车领域。
在全球能源与环境问题越来越严峻的情况下，交通工具纷纷改用储能电池为主要动力源，锂离子电池被认为是高容量、大功率电池的理想之选。
二、锂离子电池的分类及性能指标锂离子电池可以应用到各种领域中，因此，其类型也同样具有多样性。
按照外形分，目前市场上的锂离子电池主要有三种类型，即纽扣式、方形和圆柱形，如下图所示：圆柱形的型号用5 位数表示，前两位数表示直径，第三、四位数表示高度。
例如：18650 型电池，表示其直径为18mm，高度为65mm。
方形的型号用6 位数表示，前两位为电池的厚度，中间两位为电池的宽度，最后两位为电池的长度，例如083448 型，表示厚度为 8mm，宽度为 34mm，长度为 48mm。
按照锂离子电池的电解质形态分，锂离子电池有液态锂离子电池和固态（或干态）锂离子电池两种。
固态锂离子电池即通常所说的聚合物锂离子电池，是在液态锂离子电池的基础上开发出来的新一代电池，比液态锂离子电池具有更好的安全性能，而液态锂离子电池即通常所说的锂离子电池。
锂电池基础知识讲解
锂电池基础知识讲解理想的锂离子电池，除了锂离子在正负极之间嵌入和脱出外，不发生其他副反应，不出现锂离子的不可逆消耗。
实际的锂离子电池，每时每刻都有副反应存在，也有不可逆的消耗，如电解液分解，活性物质溶解，金属锂沉积等，只不过程度不同而己。
实际电池系统，每次循环中，任何能够产生或消耗锂离子或电子的副反应，都可能导致电池容量平衡的改变。
一旦电池的容量平衡发生改变，这种改变就是不可逆的，并且可以通过多次循环进行累积，对电池性能产生严重影响。
⑴正极材料的溶解尖晶石LiMn2O4中Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰减的主要原因，对于Mn的溶解机理，一般有两种解释：氧化还原机制和离子交换机制。
氧化还原机制是指放电末期Mn3+的浓度高，在LiMn2O4表面的Mn+会发生歧化反应:2Mn3+（固） Mn4+（固）+Mn2+（液）歧化反应生成的二价锰离子溶于电解液。
离子交换机制是指Li+和H+在尖晶石表面进行交换，最终形成没有电化学活性的HMn2O4。
Xia等的研究表明，锰的溶解所引起的容量损失占整个电池容量损失的比例随着温度的升高而明显增大（由常温下的23%增大到55℃时的34%）[14]。
⑵正极材料的相变化[15]锂离子电池中的相变有两类：一是锂离子正常脱嵌时电极材料发生的相变；二是过充电或过放电时电极材料发生的相变。
对于第一类相变，一般认为锂离子的正常脱嵌反应总是伴随着宿主结构摩尔体积的变化，同时在材料内部产生应力，从而引起宿主晶格发生变化，这些变化减少了颗粒间以及颗粒与电极间的电化学接触。
第二类相变是Jahn-Teller效应。
Jahn-Teller效应是指由于锂离子的反复嵌入与脱嵌引起结构的膨胀与收缩，导致氧八面体偏离球对称性并成为变形的八面体构型。
由于Jahn-Teller效应所导致的尖晶石结构不可逆转变，也是LiMn2O4容量衰减的主要原因之一。
在深度放电时，Mn的平均化合价低于3.5V，尖晶石的结构由立方晶相向四方晶相转变。
锂离子电池的基本知识
锂离子电池的基本知识一般而言,电池有三部分构成:1.锂离子电芯2.保护电路(pcm)3.外壳即胶壳锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。
锂离子电芯的能量容量密度可以达到300wh，重量容量密度可以达到125wh。
一、电芯原理锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。
其反应示意图及基本反应式如下所示：二、电芯的构造锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。
习惯上称为锂电池。
锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。
为了区别于传统意义上的锂电池，称之为锂离子电池。
锂离子电池的主要构成:（1）电池盖（2）正极----活性物质为氧化钴锂(钴酸锂)（3）隔膜----一种特殊的複合膜（4）负极----活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳电芯的正极是licoo2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已採用奈米碳。
根据上述的反应机理，正极採用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xli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>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那幺x小于，这时li1-xcoo2的晶型仍是稳定的。
负极c6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极licoo2中的li被充到负极c6中，当放电时li回到正极licoo2中，但化成之后必须有一部分li留在负极c6中，心以保证下次充放电li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分li留在负极c6中，一般通过限制放电下限电压来实现。
锂电池基本知识
锂电池基本知识锂电池是一种以锂离子为原料的电池，被广泛应用于电子设备、电动车辆和储能系统等领域。
它具有高能量密度、长寿命、轻巧小型等优点，因此备受青睐。
1. 锂电池的构造锂电池主要由正极、负极、电解质和隔膜四部分组成。
正极通常使用锂化合物，如氧化钴、磷酸铁锂等，负极则使用碳材料。
电解质是锂离子在正负极之间传递的介质，常用液态电解质为聚合物电解质。
隔膜则起到隔离正负极的作用，防止短路。
2. 锂电池的工作原理锂电池的工作原理是通过正负极之间的锂离子传递来实现电荷和放电过程。
当充电时，锂离子从正极释放出来，经过电解质和隔膜，嵌入到负极的碳材料中。
而在放电时，锂离子从负极脱嵌，经过电解质和隔膜，重新嵌入到正极的锂化合物中。
这个过程是可逆的，因此锂电池可以反复充放电。
3. 锂电池的优点锂电池具有高能量密度，即单位重量或体积所储存的电能较高，能够提供更长的使用时间。
同时，锂电池具有较低的自放电率，即在不使用的情况下，电池自身的电量损失较小。
此外，锂电池还具有长寿命、低污染、快速充电等优点。
4. 锂电池的分类锂电池根据其正极材料的不同可以分为多种类型，常见的有锂离子电池、锂聚合物电池和锂硫电池。
其中，锂离子电池是目前最常用的，具有较高的能量密度和较长的寿命。
锂聚合物电池则因其更高的能量密度和更薄的设计，被广泛应用于便携式电子设备。
锂硫电池则具有更高的能量密度和更低的成本，但目前仍在研发阶段。
5. 锂电池的安全性锂电池在使用过程中需要注意安全性。
由于锂电池内部的锂金属非常活泼，在遇到高温或物理损伤时可能发生短路、过热甚至起火爆炸的情况。
因此，锂电池的设计中通常包含了安全防护措施，如保护电路、热敏感元件和隔热材料等。
此外，用户在使用锂电池时也要遵循正确的操作方法，避免过度充放电、避免撞击或损坏电池等。
总结：锂电池作为一种高性能的电池技术，已经广泛应用于各个领域。
它的构造简单，工作原理清晰，具有高能量密度、长寿命等优点。
锂离子电池基本知识
锂离子电池基本知识锂离子电池基本知识1、什么是Li-ion电池？Li-ion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锂金属，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又叫摇椅式电池。
2、Li-ion电池有哪几部分组成？（1）电池上下盖（2）正极——活性物质为氧化锂钴（3）隔膜——一种特殊的复合膜（4）负极——活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳（分为钢壳和铝壳两种）3、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？Li-ion具有以下优点：1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V：2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L（2倍于Nl-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.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）安全性能好,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。
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。
锂电池基础知识
（一）锂电池的构成锂电池主要由两大块构成，电芯和保护板PCM（动力电池一般称为电池管理系统BMS），电芯相当于锂电池的心脏，管理系统相当于锂电池的大脑。
电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳构成，而保护板主要由保护芯片（或管理芯片）、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成。
锂电池的产业链结构如下图：电芯的构成如下面两图所示:锂电池的PACK的构成如下图所示:（二）锂电池优缺点锂电池的优点很多，电压平台高，能量密度大（重量轻、体积小），使用寿命长，环保。
锂电池的缺点就是，价格相对高，温度范围相对窄，有一定的安全隐患（需加保护系统）。
（三）锂电池分类锂电池可以分成两个大类：一次性不可充电电池和二次充电电池（又称为蓄电池）。
不可充电电池如锂二氧化锰电池、锂-亚硫酰胺电池。
二次充电电池又可以分为下面根据不同的情况分类。
1．按外型分：方形锂电池（如普通手机电池）和圆柱形锂电池（如电动工具的18650）；2．按外包材料分：铝壳锂电池，钢壳锂电池，软包电池；3．按正极材料分：钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、三元锂（LiNi x Co y Mn z O2）、磷酸铁锂（LiFePO4）；4．按电解液状态分：锂离子电池（LIB）和聚合物电池（PLB）；5．按用途分：普通电池和动力电池。
6．按性能特性分：高容量电池、高倍率电池、高温电池、低温电池等。
（四）常用术语解释1. 容量(Capacity)指一定的放电条件下可以从电池锂获得的电量。
我们在高中学物理是知道，电量的公式为Q=I*t，单位为库伦，电池的容量单位规定为Ah （安时）或mAh（毫安时）。
意思是1AH的电池在充满电的情况下用1A的电流放电可以放1个小时。
以前的NOKIA的老手机的电池（像BL-5C）一般是500mAh，现在的智能手机电池800~1900mAh，电动自行车一般都是10~20Ah，电动汽车一般都是20~200Ah等。
2. 充放电倍率（Charge-Rate/Discharge-Rate）表示以多大的电流充电、放电，一般以电池的标称容量的倍数为计算，一般称为几C。
锂电池基础知识科普
外壳 2
2
电池基础知识
储能装置
物理储能
化学储能
飞轮储能
压缩空气 储能etc...
铅酸电池
钠流电池
锂离子电 池etc...
电容器
储能装置分类
电磁储能
超导电磁 储能etc...
所有电池都是可以提供动力的， 只是大与小的关系（较大规模 的储能装置可以超过GWh，而 应用与蓝牙耳机或者手机电池 上的电池仅为0.1-5Wh)，因此 只要是可以称之为能量储存的 载体都可以被称为动力电池；
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隔膜
结构 生产方法 优点
缺点 应用范围
不同材质和结构隔膜的特点
PP
单层、双层
干法
机械强度高 耐热性好 透过性好 安全关断性能不如PE （闭孔温度＞150℃）
一次电池、二次电池、 大功率电池
PE 单层、双层 干法、湿法 均匀性好 安全性好（闭孔温度约 130℃） 耐高温性能不如PP
二次电池
PP/PE/PP 三层 干法 综合了PP、PE膜优点， 机械强度好，安全性更 高
➢ 按制造方法分 干法、湿法
➢ 按结构分 单层PP、PE 双层PP、PE 三层PP/PE/PP
制造方法 代表厂家
单向拉伸法
日本宇部 深圳星源 台湾高银
干法 吹膜法 美国Celgard
双向拉伸法
新乡格瑞恩 桂林新时
湿法
日本：Asahi，Tonen， Nitto，三井 美国：Entek 韩国：Wide、W-Able、 SK、W-scope 中国：佛山金辉
两种不同的极板在均相或者 异相的介质中，由于存在并 产生的电势差，在外加负载 的驱动下，发生氧化还原反 应，内部电流的移动产生电 流。如果电化学反应可以逆
锂电池安全知识教育手册
锂电池安全知识教育手册锂电池作为一种高效、环保的能源存储方式，在众多领域得到了广泛应用。
然而，由于锂电池具有较高的能量密度和化学活性，其安全性问题也不容忽视。
为了确保锂电池的安全使用，提高大家的锂电池安全意识，我们特编制本手册，供大家研究和参考。
一、锂电池基础知识1.1 锂电池的定义与分类锂电池是一种以锂为主要活性物质的原子电池。
根据电池的正极材料的不同，锂电池可分为锂离子电池、锂聚合物电池、锂铁磷酸电池等。
1.2 锂电池的工作原理锂电池在放电过程中，正极材料发生氧化反应，释放出电子；负极材料发生还原反应，吸收电子。
电子通过外电路流动，形成电流。
在充电过程中，反应方向相反。
1.3 锂电池的主要性能参数- 能量密度：单位体积或单位质量的电池所能储存的能量。
- 循环寿命：电池可重复充电和放电的次数。
- 工作温度范围：电池能正常工作的环境温度。
- 充放电速率：电池在单位时间内所能充电或放电的容量。
二、锂电池的安全使用与维护2.1 锂电池的存放- 避免高温、高湿环境存放。
- 避免与金属、尖锐物品等接触，以免短路。
- 存放时应保持电池电量在20%-80%之间。
- 存放环境应通风、干燥。
2.2 锂电池的充电- 使用符合国家标准的充电器和电池。
- 充电时避免电池受到撞击、振动。
- 充电过程中，注意电池的温度变化，避免过热。
- 充满后及时拔掉电源，避免过充。
2.3 锂电池的使用- 避免电池受到强烈撞击、震动。
- 避免电池长时间处于高温、高湿环境。
- 避免电池过充、过放。
- 定期检查电池外观，如有异常应及时处理。
2.4 锂电池的维护- 定期对电池进行充放电，以保持其活性。
- 避免电池长时间不用，导致性能下降。
- 如电池出现鼓包、漏液等异常现象，应立即停止使用，并妥善处理。
三、锂电池的安全事故处理3.1 锂电池安全事故的类型- 过充、过放导致的热失控。
- 电池短路导致的火灾、爆炸。
- 电池受到撞击、振动导致的破损、泄漏。
锂离子电池基础知识新ppt课件.ppt
锂离子电池的充放电制式
❖ 充电制式：恒流充电 恒压充电 ❖ 放电制式：恒流放电 恒阻放电
锂离子电池的充放电曲线图
锂离子电池的优缺点
❖ 优点： ❖ 开路电压高，单体电池电压在3.6～3.8V ❖ 比能量高 ❖ 循环寿命长，自放电小 ❖ 无记忆性，可随时充放电，对环境污染小 ❖ 缺点： ❖ 过充放电保护问题 ❖ 电池成本高 ❖ 大电流放电性能不好， ❖ 电解液是有机溶剂的锂盐溶液，一旦漏液会引起起火，爆炸
聚合物锂离子电池
❖ 作为第三代锂离子电池 的聚合物锂电，有什么 特点和优势，下面我们 来简单的介绍一下
1.聚合物锂离子电池前景
❖ 随着便携式电子产品的应用越来越广、市场需求越 来越多，锂电池的需求量也随之增加。基于如此广 阔的市场，世界各大电池公司为了在这个市场领域 中取得领先的地位，无不致力于开发具有更高能量 密度、小型化、薄型化、轻量化、高安全性、长循 环寿命与低成本的新型电池。其中，聚合物锂离子 (Lithium ion polymer)电池因为具有上述各项优点， 更是各家厂商致力研发的目标。聚合物锂离子电池 基于安全、轻薄等特性，符合便携、移动产品的要 求，因此，在未来2～3年内，聚合物锂电池取代锂 离子电池市场的份额将达50％，被称为21世纪移动 设备的最佳电源解决方案。
电池类型 ( 特 性)
安全性能
几种充电电池性能比较
铅酸电池
镍镉电池
镍氢电池液态锂电池 Nhomakorabea聚合物锂电池
好
好
好
一般
优秀
工作电压 (V)
重量能量比 (Wh/Kg) 体积能量比 (Wh/1) 循环寿命
工作温度 (℃)
2 35
80
300 0～ 60
锂电池基础知识介绍
锂电池基础知识介绍在现代科技的飞速发展中，锂电池已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从智能手机、笔记本电脑到电动汽车，锂电池的身影无处不在。
那么，究竟什么是锂电池？它是如何工作的？又有哪些特点和类型呢？接下来，让我们一起走进锂电池的世界，了解一下它的基础知识。
一、锂电池的定义与工作原理锂电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
其工作原理主要基于锂离子在正负极之间的嵌入和脱嵌过程。
在充电时，锂离子从正极材料中脱出，经过电解质溶液，嵌入到负极材料中；而在放电时，锂离子则从负极脱出，经过电解质溶液，重新嵌入到正极材料中。
这个过程中，电子通过外电路从负极流向正极，从而产生电流，为我们的设备提供电能。
二、锂电池的主要特点1、高能量密度这意味着锂电池在相同体积或重量下，能够存储更多的电能，从而使设备具有更长的续航能力。
2、长循环寿命经过多次充放电循环后，锂电池仍能保持较好的性能，减少了更换电池的频率和成本。
3、低自放电率在不使用的情况下，锂电池自身消耗的电量相对较少，能够长时间保持电量。
4、无记忆效应不像某些其他类型的电池，锂电池在充电前不需要完全放电，使用起来更加方便。
5、快速充电能力能够在较短的时间内充满电，提高了使用效率。
三、锂电池的分类1、按照正极材料分类常见的有钴酸锂（LiCoO₂）、锰酸锂（LiMn₂O₄）、磷酸铁锂（LiFePO₄）、三元材料（如镍钴锰酸锂 Li(NiCoMn)O₂）等。
钴酸锂电池具有较高的能量密度，但安全性相对较差；锰酸锂电池成本较低，但循环寿命和能量密度相对较低；磷酸铁锂电池安全性高、循环寿命长，但能量密度相对较低；三元材料锂电池则在能量密度、循环寿命和成本之间取得了较好的平衡。
2、按照形状分类可分为圆柱形锂电池、方形锂电池和软包锂电池。
圆柱形锂电池如常见的 18650 电池，一致性较好；方形锂电池空间利用率高；软包锂电池则具有重量轻、形状灵活等优点。
锂电池的一些基本知识
一、电池的化学知识物质发生化学反应的种类有多种，其中一种是氧化还原反应，在这种反应中，实际是电子在反应物中的转移过程。
通常把提供电子的物质叫还原剂，接受电子的物质叫氧化剂。
在电池体系里，一般把这些还原剂或氧化剂统一称作活性物质，活性物质在电池体系中发生的氧化还原反应就是电池反应。
原剂或氧化剂和导电骨架加工在一起，便成了电极，其中，还原剂电极发生电池反应时是失去电子，叫负极，而由氧化剂组成的电极在反应中则得到电子，叫正极，对于可充电的电池，正极又叫阴极，负极又叫阳极。
当电极插入到相关的溶液时，便获得了一电势，一般称为电极电位.正极，负极处于一相同溶液体系之下是否有电位差，是能否发生电池反应的必要条件。
1.1. 电池的工作原理和分类电池是将物质的化学能转变成电能的一种装置。
电池工作时，负极（阳极）发生化学反应，给出电子，电子通过外部电子通道传到正极（阴极）并被其消耗，就这样，电池工作时，电子会源源不断的从负极（阳极）跑出来，通过外部电路到达正极（阴极），直到两电极中某一方被消耗完，电子才会停止转移。
电子的定向流动便成为电流，最终获得电能。
1.2. 电池的组成要使电池能连续工作，必需包含以下部分：电极，电解质，隔离物以及电池外壳。
1.2.1 电极一般由活性物质和导电骨架组成，如前所述，又分为正（阴）极和负（阳）极，是电池的核心部分，是电池产生电能的源泉，通过两极上活性物质和化学变化使化学能转变为电能，导电骨架主要起着传导电子和支撑活性物质的作用，又叫集流体。
1.2.2 电解质的一般作用是完成电池放电时的离子导电过程。
电池工作时，负极提供的电子通过电池体系的外部电路到达正极从而提供电能，要实现这个能量转换过程，还必需要有一个内部离子导电过程以完成电流回路。
离子的正向移动产生电流，电解质的导电就是通过其内部体系的离子迁移从而实施离子导电。
1.2.3 隔离物能常是指置于电池正负极之间的材料，其作用是阻止正、负极活性材料的直接接触，防止电池的内部短路，并能阻挡两极粉状物质的透过。
锂电池基础知识
锂电池基础知识（⼀）锂电池的构成锂电池主要由两⼤块构成，电芯和保护板PCM（动⼒电池⼀般称为电池管理系统BMS），电芯相当于锂电池的⼼脏，管理系统相当于锂电池的⼤脑。
电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳构成，⽽保护板主要由保护芯⽚（或管理芯⽚）、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成。
锂电池的产业链结构如下图：电芯的构成如下⾯两图所⽰:锂电池的PACK的构成如下图所⽰:（⼆）锂电池优缺点锂电池的优点很多，电压平台⾼，能量密度⼤（重量轻、体积⼩），使⽤寿命长，环保。
锂电池的缺点就是，价格相对⾼，温度范围相对窄，有⼀定的安全隐患（需加保护系统）。
（三）锂电池分类锂电池可以分成两个⼤类：⼀次性不可充电电池和⼆次充电电池（⼜称为蓄电池）。
不可充电电池如锂⼆氧化锰电池、锂-亚硫酰胺电池。
⼆次充电电池⼜可以分为下⾯根据不同的情况分类。
1．按外型分：⽅形锂电池（如普通⼿机电池）和圆柱形锂电池（如电动⼯具的18650）；2．按外包材料分：铝壳锂电池，钢壳锂电池，软包电池；3．按正极材料分：钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、三元锂（LiNixCoyMnzO2）、磷酸铁锂（LiFePO4）；4．按电解液状态分：锂离⼦电池（LIB）和聚合物电池（PLB）；5．按⽤途分：普通电池和动⼒电池。
6．按性能特性分：⾼容量电池、⾼倍率电池、⾼温电池、低温电池等。
（四）常⽤术语解释1.容量(Capacity)指⼀定的放电条件下可以从电池锂获得的电量。
我们在⾼中学物理是知道，电量的公式为Q=I*t，单位为库伦，电池的容量单位规定为Ah （安时）或mAh（毫安时）。
意思是1AH的电池在充满电的情况下⽤1A的电流放电可以放1个⼩时。
以前的NOKIA的⽼⼿机的电池（像BL-5C）⼀般是500mAh，现在的智能⼿机电池800~1900mAh，电动⾃⾏车⼀般都是10~20Ah，电动汽车⼀般都是20~200Ah等。
2.充放电倍率（Charge-Rate/Discharge-Rate）表⽰以多⼤的电流充电、放电，⼀般以电池的标称容量的倍数为计算，⼀般称为⼏C。
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锂离子电池类型
1
圆柱型锂离 子电池 (Cylindrical Li-ion Battery) 2 方型锂离子电 池(Prismatic Li-ion Battery) 3 纽扣锂离子 电池(Coin Li-ion Battery) 4 薄膜锂离子 电池(Thin Film Li-ion Battery)
充放电倍率 充放电倍率是指电池在规定的 时间内放出其额定容量时所需要 的电流值，1C在数值上等于电池 额定容量，通常以字母C表示。如 电池的标称额定容量为10Ah，则 10A为1C（1倍率），5A则为0.5C， 100A为10C，以此类推。
自放电率
自放电率又称荷电保持能力， 是指电池在开路状态下，电池所 储存的电量在一定条件下的保持 能力。主要受电池的制造工艺、 材料、储存条件等因素的影响。 是衡量电池性能的重要参数。
锂离子电池保持性能最佳的充放电方式为浅充浅放。
锂离子电池性能参数指标
电池内阻 电池内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻 与极化内阻两部分组成。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放 电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影 响。电池内阻是衡量电池性能的一个重要参数。 电池的容量
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。这就像一把摇椅， 摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就在摇椅两端 来回运动。人们把这种电化学储能体系形象地称为 “摇椅式电池” （Rocking-chair Cell）。
Armand教授是锂离子电池的奠基人之 一，是国际学术和产业界公认的、在电池领 域具有原始创新成果的电池专家。Armand教 授主要原创性学术贡献有： 1.1977年，首次发现并提出石墨嵌锂化合物 作为二次电池的电极材料。在此基础上，于 1980年首次提出“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries）概念，成功解决了锂负 极材料的安全性问题。
锂离子电池原理探讨
锂离子电池的充电过程分为两个阶段：恒流快充阶段（指 示灯呈红色）和恒压电流递减阶段（指示灯呈黄色）。
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。
开路电压和工作电压 开路电压是指电池在 非工作状态下即电路中无电 流流过时，电池正负极之间 的电势差。一般情况下，锂 离子电池充满电后开路电压 为4.1—4.2V左右，放电后开 路电压为3.0V左右。通过对 电池的开路电压的检测，可 以判断电池的荷电状态。
工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负 极之间的电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服 电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反。 锂离子电池的放电工作电压在3.6V左右。
[1] Whittingham M S．U．S．Patent 4009052．1977 [2] Whittingham M S．Science，1975，192：1226
Manley Stanley Whittingham
1941年出生，于牛津大学BA (1964), MA (1967), 和 DrPhil(1968)学 位，目前就职于宾汉姆顿大学。 Dr. Whittingham 是发明嵌入式锂离 子电池重要人物，在与 Exxon公司合作制成首个锂电池之后，他又发 现水热合成法能够用于电极材料的制备，这种方法目前被拥有磷酸铁 锂专利的独家使用权的Phostech公司所使用。 由于他所作出的卓越贡献，他于1971年被电化学会授予青年作家奖， 于2004年被授予电池研究奖，并且被推举为会员。
2.1978年，首次提出了高分子固体电解质应 用于锂电池。 3.1996年，提出离子液体电解质材料应用于 染料敏化太阳能电池。 M. Armand 4.提出了碳包覆解决磷酸铁锂（LiFePO4）正 极材料的导电性问题，为动力电池及电动汽 车的产业化奠定了基础。
锂离子电池的商品化
1990年日本SONY公司正式推出LiCoO2/石墨这种锂离子 电池，该电池成功的利用能可逆脱嵌锂的碳材料替代金属锂 作为负极，克服了锂二次电池循环寿命低、安全性差的缺点， 锂离子电池得以商品化。标志着电池工业的一次革命。
锂离子电池特点
与镍镉（Ni/Cd）、镍氢（Ni/MH）电池相比，锂离子电池的主要特点如下：
镍镉电池 重量能量密度 （Wh/kg） 循环寿命 （至初始容量80%） 单体额定电压(V) 过充承受能力 月自放电率 （室温） 45-80 1500 1.25 中等 20%
镍氢电池 铅酸电池 60-120 300-500 1.25 低 30% 30-50 200-300 2 高 5%
锂一次电池发展史
Li-MnO2、Li-CuO、Li-SOCl2、 Li-SO2、Li-Ag2CrO4等
当前
多种材料应用于锂一次电池
70年代 60年代的能源危机
20世纪50年代
手表、计算器、植入式医疗设备
锂一次电池商品化 锂一次电池大发展 开始锂一次电池的研究
锂二次电池的产生
循环100次形成的锂枝晶图
锂离子电池的产生
20世纪80年代末，日本Sony公司
提出者
层状结构的石墨 负极
正极
锂与过渡金属的 复合氧化物
锂离子电池
120-150Wh/kg 比能量 是普通镍镉电池 的2-3倍
电压
高达3.6V
锂离子电池区别于锂电池
早期的锂电池 锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。所以 在介绍之前，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。
锂离子电池：炭材料锂电池 后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化子电池。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。 目前所说的锂离子电池通常为锂二次电池。
锂离子 电池 110-160 500-2000 3.6 非常低 10%
聚合物锂 离子电池 100-130 300-500 3.6 低 ～10%
输出电压高
能量密度高
安全，循环性好
自放电率小
锂离子电池 优点
快速充放电 充电效率高
无环境污染，绿色电池
锂离子电池工作原理
锂离子电池工作原理图 schematic representation and operation principle of rechargeable lithium ion battery
[1] Michel Armand, Philippe Touzain. Graphite intercalation compounds as cathode materials. Materials Science and Engineering. Volume 31,1977,319-329 [2] Armand M B．PhD thesis ， Grenoble，1978 [3] Armand M B．Materials for Advanced Battery New York： Plenum，1980．145
电池的容量有额定容量和实际容量 之分。锂离子电池规定在常温、恒流 (1C)、恒压(4.2V)控制的充电条件下， 充电3h、再以0.2C放电至2.75V时，所 放出的电量为其额定容量。 电池的实 际容量是指电池在一定的放电条件下所 放出的实际电量，主要受放电倍率和温 度的影响（故严格来讲，电池容量应指 明充放电条件）。 容量单位：mAh、Ah(1Ah=1000)。
放电平台时间 放电平台时间是指在电池满电情况下放电至某电压的放 电时间。例对某三元电池测量其3.6V的放电平台时间，以恒 压充到电压为4.2V，并且充电电流小于0.02C时停止充电即 充满电后，然后搁臵10分钟，在任何倍率的放电电流下放电 至3.6V时的放电时间即为该电流下的放电平台时间。 因某些使用锂离子电池的用电器的工作电压都有电压要 求，如果低于要求值，则会出现无法工作的情况。所以放电 平台是衡量电池性能好坏的重要标准之一。
[1] Nagaura, T. & Tozawa, K. Lithium ion rechargeable battery. Prog. Batteries Solar Cells 9, 209 (1990) [2] 专利号: JP4147573-A ; JP3028582-B2 ; US5370710-A 发明人: KATO H, NAGAURA T 专利权人和代码:SONY CORP(SONY-C) [3] 专利号: EP486950-A ; EP486950-A1 ; CA2055305-A ; JP4184872-A ; JP4280082-A ; US5292601-A ; EP486950-B1 ; DE69103384-E ; JP3079613-B2 ; JP3089662-B2 ; JP2000268864-A ; CA2055305-C ; JP3356157-B2 发明人: SUGENO N, ANZAI M, NAGAURA T 专利权人和代码:SONY CORP(SONY-C) [4] 专利号: JP5036413-A ; JP3282189-B2 ; US5273842-A 发明人: NAGAURA T, YAMAHIRA T 专利权人和代码:SONY CORP(SONY-C)