锂电池常见理论
锂电池工作原理和性能指标
一、锂电池工作原理与种类1. 锂电池工作原理锂电池是指用两个能可逆的嵌入与脱嵌的锂离子化合物作为正负极构成的二次电池。
锂电池主要由正极板、负极板、电解质、隔膜与外壳组成。
其中，正极板上的活性物质一般选用LiCo02、LiNi02或者LiMn204，负极板上的活性物质一般选择碳材料。
电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）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PE、PP或他们的复合膜。
外壳采用钢或者铝材料。
当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入。
当电池放电时，锂离子从负极中脱嵌，在正极中嵌入。
2. 锂电池分类锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)两类，聚合物锂离子电池与液态锂的工作原理相同，主要区别是电解液的不同。
液态锂离子电池采用的是液态电解液，而聚合物锂离子电池主要采用聚合物电解质，这种聚合物可以是干态，也可以是胶态，目前大部分采用聚合物锂离子电池。
由于聚合物锂离子电池使用了胶体电解质，不会像液体电解液一样泄露，所以装配很容易，使得整体电池很轻，很薄。
也不会产生由于漏液与燃料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做正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50%以上。
二、锂电池主要性能指标1. 电压（V）（1）电动势——电池正极负极之间的电位差E。
（2）额定电压——电池在标准规定条件下工作时应达到的电压。
（3）工作电压(负载电压、放电电压)——在电池两端接上负载R后，在放电过程中显示出的电压，等于电池的电动势减去放电电流i在电池内阻r上的电压降，U=E-i*r。
（4）终止电压——电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，电池的电压将逐渐降低，当电池再不宜继续放电时，电池的最低工作电压称为终止电压。
当电池的电压下降到终止电压后，再继续使用电池放电，化学“活性物质”会遭到破坏，减少电池寿命。
锂电池基本术语
1、电池的定义：按照学者们的命名“电池”即是“化学电源”，它是一个由化学能直接转换成电能的装置。
称“化学电源”显得更科学一些，称“电池”则更贴近百姓一些。
2、何为“一次电池”和“二次电池”？“一次电池”也被称为“原电池”，它是不可以充电的，当设计的容量用完后要更换新电池，它的优点是使用方便，它的缺点是大量的废弃电池对环境造成一定影响。
“二次电池”也称“蓄电池”，是可充电电池，当电池的电量用到一定程度时可以用规定的充电器充电以恢复电量。
还有一种介于二者之间的“可充电一次电池”，它是一次电池的原理，经改良后也可充电，但充放电深度和循环寿命都不能和“二次电池”同日而语。
3、“公称电压”是怎样确定的？规定它有什么作用？“公称电压”顾名思义是大家公认的电压体系，就像220V是我们国家规定的家用交流电的“公称电压”一样，电池的“公称电压”其值规定在：当电池较小电流放电时的电压平台附近。
所以它低于电池的开路电压，又高于较大电流工作时的负载电压。
它的作用是为用电器的设计提供参考，也为电池使用者更换电池时提供依据。
有关标准规定“每个电池必须标明公称电压和正负极性”。
使用者也应注意：“大小形状即使相同，如公称电压不同的电池不能互换。
”目前市场流行的电池体系及公称电压是：“锌锰”/“碱锰” 1.5V“镍镉”/“镍氢” 1.2V“铅酸”2.0V“锂锰”3.0V“锂硫”2.7V“锂氯”3.6V“锂钴” 3.8V（从资料上看，也有标注3.6V和3.7V的,那是因为随着电池材料的改进，充电电压有所提高，电压平台也有所提高。
规定3.8V是比较合理的。
）4、何为“额定容量”？“额定容量”是电池的设计电容量，有关标准规定：电池的实际容量应大于或等于额定容量，因此只要是负责任的厂家出品的电池，绝大多数电池个体容量均不低于额定容量。
但容量的测定条件在标准中规定得非常严格，一般用户不一定具备，所以通常只是在室温下对电池进行定电流（或定电阻）放电，计算其容量基本附合就可以了。
锂电池常用参数详细解析
锂电池常用参数详细解析能量密度、放电倍率、荷电状态，电池内阻……这一连串的锂电参数、专有名词，对于很多对电池知识了解不多的朋友来说，值得参考学习。
那么，我们使用电池时，那些比较常见的参数、名词，到底是什么意思，现作详细解析？一.能量密度（Wh/L&Wh/kg）电池能量密度，是单位体积或单位质量电池释放的能量，如果是单位体积，即体积能量密度（Wh/L），很多地方直接简称为能量密度；如果是单位质量，就是质量能量密度（Wh/kg），很多地方也叫比能量。
例如，参考能量密度公式，一节锂电池重300g，额定电压为3.7V，容量为10Ah，则其比能量为123Wh/kg。
体积能量密度(Wh/L)=电池容量(mAh)×3.6(V)/（厚度(cm)*宽度(cm)*长度(cm)）质量能量密度(Wh/KG)=电池容量(mAh)×3.6(V)/电池重量二.电池充放电倍率（C）电池充放电倍率是指在规定时间内充进/放出其额定容量（Q）时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定容量的倍数。
电池放电倍率的单位一般为C(C-rate的简写)，如0.5C，1C，5C等。
电池的充放电倍率，决定了我们可以以多快的速度，将一定的能量存储到电池里面，或者以多快的速度，将电池里面的能量释放出来。
以XTAR 18650 2600mAh的电池为例：以25A放电，其放电倍率约为9.6C，反过来讲9.6C放电，放电电流为25A，0.1h放电完毕；以2.1A充电，其充电倍率约为0.8C，反过来讲0.8C充电，充电电流为2.1A，1.25h充电完毕。
（注：因锂电池采取恒流恒压充电方式，故其实际充满电的时间要比1.25h长）充放电倍率=充放电电流（A）/额定容量（Ah）三.荷电状态（%）SOC，全称是StateofCharge，荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池放电后剩余容量与其完全充电状态容量的比值。
其取值范围为0~1，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。
储能和锂电池基础理论知识
储能&锂电池基础理论知识目录CONTENTS认识储能锂电池基础知识关键设备PART ONE 认识储能添加文字内容添加文字内容添加文字内容 储能技术将给电网带来革命性的变化，若电能可以被大量储存，传统电网的传输、调度、营销等概念都将被彻底颠覆，今天就同大家走进储能领域一探究竟。
从广义上讲，储能即能量存储，是指通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。
从狭义上讲，针对电能的存储，储能是指利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施。
目前，储能方式主要可以分为4类，分别是：机械储能、化学储能、电磁储能、相变储能。
就目前情况看在电力系统能源管理领域，储能首选技术为抽水蓄能，化学电池中液流可能最先具有商业化条件，其次是锂离子电池，铅酸电池还需在技术上进一步提高性能，而钠硫电池长期被日本垄断，在我国的商业化应用前景存在较大不确定性。
据预测，到2024年，全球储能系统的安装容量大约将达到45GW/81GWh。
虽然与全球发电总装机容量相比，这部分储能容量的规模显得十分微不足道，但电力系统已经因为储能系统的出现而发生了质的变化。
目前来看，电厂级储能容量主要用于置换效率较低的发电容量。
与此同时，快速增长的离网型储能容量，也势必将改变消费者与电厂之间的关系。
相变储能通过相变材料吸收和释电磁储能包括：超导储能、电容放热量完成能量的存与放添加文字内容添加文字内容添加文字内容 抽水蓄能发电利用电网中负荷低谷时的电力，由下水库抽水到上水库蓄能，待电网高峰负荷时，放水回到下水库发电的水电站。
截至2016年年底，全国抽水蓄能电站机组容量为5032.5万千瓦，运行容量2338.5万千瓦，在建容量2694万千瓦，约占全国总装机容量16.5亿千瓦的3%。
(另在建8座，在建容量894万千瓦)。
1.2物理储能之飞轮储能飞轮储能的基本原理是把电能转换成旋转体的动能进行存储。
锂电池的基本原理
锂电池的基本原理
锂电池是由两个电极组成的一种电池，是由锂金属或锂合金作为正极材料、石墨作为负极材料，采用非水电解质溶液的新型二次电池。
锂电池有以下三个基本特性：
1.能量密度高。
在同等重量下，体积比能量可达到一般镍氢电池的2~3倍。
2.自放电率低。
一般在1%~2%，放电深度越深，自放电率越低。
3.高电压，在2.5V~3.6V之间。
锂电池的电压有3.6V、5V、12V、18V、24V等几种规格，可根据不同应用需要选择不同的电压。
锂电池是一种新型的二次电池，其比能量高，使用寿命长，无污染环境，无记忆效应等优点。
锂离子电池按其电极材料的不同，可分为钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）和三元材料（LiNixCoyMnzO2）等几种类型。
作为锂离子电池负极材料的是金属锂。
以其为正极的锂离子电池工作原理如下：
在正极材料中，有一种单质金属锂（Li）与一种电解质溶液（电解液）相连。
金属锂是一个非常活泼的金属元素，它在空气中极易氧化形成锂氧化物而失去金属属性。
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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正极材料的相变革[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XXX-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。
锂聚合物(锂电)电池基本原理讲解
1、基本工作原理1）、正极反应： LiCoO2 ===== Li1-xCoO2 + x Li+ + xe-2）、负极反应： 6C + x Li+ + xe- ===== LixC63）、电池反应：LiCoO2 + 6C ====== Li1-xCoO2 + LixC64）、电池的电动势：（1）、定义：在没有电流的情况下，电池正、负极两端的电位差。
（2）、影响因素：由电极材料决定，不受其它任何辅助材料影响。
2、电压特性1）、开路电压：用电压表直接测量的正、负极两端的电压。
E = V – I R2）、工作电压范围：2.75 ~ 4.2 volt。
3）、额定电压：3.6 volt。
4）、平均工作电压: 3.72 volt。
5）、影响电压特性的基本因素（1）、电极材料；（2）、电极配方；（3）、电池设计；4、工作电流：1）、电极的极化：由于电池电极上有电流通过，导致电极电位偏离平衡状态。
a、欧姆极化：电池材料的电阻影响。
b、电化学极化：得失电子的难易，导致电极电位偏离平衡状态。
c、浓差极化：由于离子迁移速度慢，导致电极电位偏离平衡状态。
2）、极化与电流的关系：ie < ir < ic2）、工作电流的确定：《 ic； 2-3 mA/cm2；3）、影响工作电流的因素（1）、电极配方，导电材料性能、用量、粘合剂用量。
（2）、极片的面积；（3）、极片压实密度；（4）、钝化膜的厚度；化学电源在实现能量的转换过程中，必须具有两个必要的条件：一. 组成化学电源的两个电极上进行的氧化还原过程，必须分别在两个分开的区域进行，这一点区别于一般的氧化还原反应。
二. 两电极的活性物质进行氧化还原反应时所需电子必须由外线路传递，这一点区别于金属腐蚀过程的微电池反应。
为了满足以上的条件，任何一种化学电源均由以下四部分组成：1、电极电池的核心部分，它是由活性物质和导电骨架所组成。
活性物质是指正、负极中参加成流反应的物质，是化学电源产生电能的源泉，是决定化学电源基本特性的重要部分。
弄懂锂电池浆料必须了解的理论知识
弄懂锂电池浆料必须了解的理论知识一、胶体理论导致胶体粒子团聚的主要作用，是来自粒子间的范德华力，若要增加胶体粒子稳定性，则由两个途径，一是增加胶体粒子间的静电排斥力，二为使粉体间产生空间位阻，以这两种方式阻绝粉体的团聚。
最简单的胶体系统系由一分散相与一相分散媒介所构成，其中分散相尺度范围于10-9~10-6m间。
胶体内的物质存在于系统内需具有一定程度以上的分散能力。
根据溶剂与分散相的不同而可产生多种不同的胶体型态，如：雾气即为液滴分散于气体中之气胶、牙膏即固态高分子微粒分散在液体中的溶胶。
胶体的应用在生活中比比皆是，而胶体的物理特性需视分散相与分散介质的不同而有所差异。
从微观角度观察胶体，胶体粒子并非处于恒定状态，而是在介质内随机运动，这便是我们所称的布朗运动(Brownian motion)。
绝对零度以上，胶体粒子均会因热运动而发生布朗运动，这便是微观胶体的动力学特性。
胶体粒子因布朗运动而产生碰撞，是为团聚(aggregate)发生的契机，而胶体粒子在热力学上处于不稳定状态，因而粒子间的交互作用力为分散的关键因素之一。
1-1，胶体动力学性质布朗运动起始自19 世纪初，植物学家布朗由显微镜观察到花粉粒子在水中的不规则运动得名。
粒子因温度而造成布朗运动后将产生碰撞行为，由粒子表面的范德华力引起团聚现象。
胶体的凝聚速率与以下两者有密切的关系：1）胶体粒子间彼此碰撞的频率，2）粒子经碰撞后，产生的热能是否足以克服胶体间的排斥能量。
Smoluchowski 提出胶体快速凝聚理论，是由浓度差造成扩散速率所控制。
胶体粒子团聚的速率为：(1)n表示在时间t时，单位体积溶液所含的胶体粒子数，k2为二次反应速率常数(second-order rate constant)。
由于团聚使得溶液中的胶体粒子浓度减少，因此以表示为负号。
当t=0，n=n0, 积分上式可得：(2)胶体部分团聚后，由于排斥能障将随粒子的粒径增加而成长，溶液将达到平衡，使得凝聚速率下降。
锂离子电池基础理论教材(PDF 39页)
培训教程：锂离子电池基础理论主讲：刘凯时间：2014年3月教程大纲•电池的发展（电池的由来）•电池的类别（有哪些电池，什么是锂离子电池)•锂离子电池的组成结构•锂离子电池的关键性能•总结一:电池的发展电池发展史Zinc ‐Carbon PrimaryAlkaline Lead ‐AcidNi k l d i Nickel ‐cadmium: (NiCd)Nickel ‐metal hydride: (NiMH)MemoryeffectLithium ‐Ion: (Li ‐Ion)Secondary电池发展方向纯绿色锂电池二：电池的类别二电池的类别什么是锂离子电池？Li为离子传导介质，正、负极材料之间锂离子电池是指+发生嵌入和脱出反应的电池。
正极反应：LiCoO2→ Li1-x CoO2+ xLi++ xe-负极反应：C + xLi++ xe-→ CLi x电池总反应：LiCoO2 + C LiLiCoO2+C→Li+CLiCoO2+ CLi x放电时发生上述反应的逆反应。
三：锂电池的组成结构三锂电池的组成结构锂电池结构Cathode (+)+ ‐BatteryElectrolyteLi battery SeparatorAnode (‐)Bi‐cellCell锂离子电池组成正极材料是指充电过程中能够提供锂离子源的材料如：锂化合物LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiNiCoMnO2、LiFePO4负极材料是指充电过程中为锂离子提供接收体的材料如：石墨（人造或天然）、硅合金、锡合金等电解质为提供锂离子传导介质的材料如：溶解有锂盐（LiPF6、LiAsF6等）的有机溶液隔离膜是指阻隔正负电极之间电子不导电离子导电的多孔材料如：PP、PE、无纺布等等锂离子电池组成集流体是指提供材料的涂覆载体和电流的集束导体如：铜箔（负极）、铝箔（正极）等包装壳是指包装和保护电芯的复合材料如：铝塑膜、不锈钢壳、铝壳如铝塑膜不锈钢壳铝壳导电剂是指能够增强活性材料间及活性材料与集流体间的电子导电能力材料如：导电炭黑、碳纳米管等粘结剂是指增强材料与材料之间及材料与集流体之间粘附力的材料如：SBR、PVDF等等添加剂是指增强电池安全性及稳定性的特殊物质如：成膜添加剂、阻燃添加剂等等典型的锂电池圆柱形锂离子电池结构图密封圈隔膜限流开关绝缘垫方（角）形锂离子电池结构图软包装锂离子电池结构图锂离子电池结构——正极LiNi (1‐x)/2Co x Mn (1‐x)/2O 2LiMn 2O 4LiFePO 4LiCoO 2/LiNiO 2Material Theory Spec. Cap.(mAh/g)Actual Spec.Cap.(mAh/g)Density (Kg / L)Volt.(V)Safety Cost LiCoO 2275140 5.05 3.7medium high LiNiO 2274220 4.80 3.4worse medium LiMn 2O 4148110 4.20 3.8good low LiFePO 4170120-1603.703.4goodlow锂离子电池结构——负极负极极耳：镍带（约0.07mm厚）负极集流体：铜箔（约0.008mm厚)负极物质：石墨+CMC+SBR锂离子电池结构——负极Li4Ti5O12Natural graphite Artificial graphite AlloyLiC6 6C + Li+ + e‐6mol C=6*12=72g6l C6*1272Capacity of 1mol e= 1.60217733*10‐19C*6.0221367*1023 = 96485.309C=96485.309/3600Ah =26.80174Ah=96485309/3600Ah=2680174Ah=26802mAhGram specific capacity= 26802mAh/ 72g=372mAh/ gActual capacity:280370mAh/ gcapacity:280~370mAh/Graphite capacity锂离子电池活性材料趋势图锂离子电池结构——隔膜●材质：单层PE（聚乙烯）或者三层复合PP（聚丙烯）+PE+PP●厚度：单层一般为0.016～0.020mm三层一般为0.020～0.025mm锂离子电池结构——隔膜Microstructure of themicroporous polyolefinmembranes made by dryprocess (a) and wet process(b), respectively.(b)ti lSchematic structure ofthe Separionseparators.p锂离子电池结构——电解液•性质：无色透明液体，具有较强吸湿性。
锂电池百科知识
锂电池百科知识
锂电池是一种充电电池，使用锂离子在正负两极之间移动来存储和释放电能。
它是目前最常见的可充电电池之一，广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑、无人机和其他便携式电子设备中。
以下是有关锂电池的一些基本知识：
1. 成分：锂电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极通常使用氧化钴、磷酸铁锂等材料，负极通常使用石墨或锂钛酸锂等材料。
2. 工作原理：锂电池的工作原理是在充电时，锂离子通过电解液中的电解质移动从正极向负极，负极材料将锂离子插入其晶格中进行储存。
在放电时，锂离子从负极移动到正极，通过外部电路释放电能。
3. 优点：锂电池具有高能量密度、长循环寿命、轻便和无记忆效应的优点。
它们还具有较低的自放电速度和较少的环境污染。
4. 缺点：锂电池的缺点包括较高的成本、安全性问题（例如过充、过放、过热可能导致爆炸或火灾）以及对稀有资源的依赖（锂）。
5. 类型：常见的锂电池类型包括锂离子电池（Li-ion）、锂聚
合物电池（Li-polymer）和锂铁磷酸电池（LiFePO4）。
Li-ion
电池是最常见的一种，具有良好的能量密度和循环寿命。
Li-
polymer电池具有更高的安全性和柔性设计能力。
LiFePO4电池具有更高的安全性和较长的循环寿命，但能量密度较低。
6. 充电和保养：为了延长锂电池的寿命，需要遵循正确的充电和使用方法，如避免过充和过放、避免长时间存储在高温环境中、使用合适的充电器等。
总之，锂电池是一种常见的充电电池，具有广泛的应用前景，并且随着技术的不断进步，它的能量密度和循环寿命还将继续改善。
高三锂电池知识点总结
高三锂电池知识点总结锂电池作为一种重要的充电式电池，应用广泛且具有巨大的潜力。
在高三化学学习中，了解锂电池的原理和特点是非常重要的。
下面将对锂电池的知识点进行总结，帮助大家更好地学习和理解。
1. 锂电池的基本结构锂电池由正极、负极、电解液和隔膜组成。
其中，正极由氧化物材料构成，负极由石墨或锂合金构成，电解液通常是有机溶液，而隔膜则用于阻止正负极直接接触。
2. 锂电池的工作原理锂电池通过锂离子在正负极之间的迁移来实现电荷的转移和储存。
当充电时，锂离子从正极解出并嵌入负极，此过程称为锂离子的嵌入/脱嵌反应。
当放电时，锂离子从负极脱嵌并嵌入正极，电荷通过外部电路释放。
3. 锂电池的优点锂电池具有以下优点：- 高能量密度：相比其他充电式电池，锂电池具有更高的能量储存能力，可以提供更长的使用时间。
- 高电压平台：锂电池的标准电压为3.6V，比其他电池更适合许多电子设备的使用。
- 长循环寿命：相对于镍镉电池，锂电池具有更长的循环寿命和更少的记忆效应。
4. 锂电池的缺点锂电池也存在一些缺点：- 安全性：由于锂电池的电解液是有机溶液，其中含有易燃的成分，因此在使用和储存过程中需要注意防火和防爆措施。
- 循环寿命：锂电池的循环寿命受到充放电次数的限制，随着使用时间的增加，其容量和性能会逐渐减弱。
5. 锂电池的分类锂电池可以分为以下几种类型：- 锂离子电池（Li-ion）：最常见且应用最广泛的一种锂电池，适合大多数便携式电子设备的使用。
- 聚合物锂离子电池（Li-polymer）：具有更高的能量密度和更薄的外壳，适合薄型电子设备的应用。
- 锂钴酸锂离子电池（LiCoO2）：具有较高的电压平台和较大的能量密度，适用于高耗电量设备。
6. 锂电池的应用领域锂电池广泛应用于各个领域，包括：- 通信设备：智能手机、平板电脑、无线耳机等。
- 电动工具：电动车、无人机、电动摩托车等。
- 家用电器：手提吸尘器、无线键盘鼠标等。
- 新能源汽车：纯电动车、混合动力车等。
锂离子电池基本知识
锂离子二次电池简介概述：锂离子二次电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池，正极采用锂化合物LiCoO2、LiMn2O4,负极采用锂—碳层间化合物LixC6，电解质为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等的有机溶液。
在充、放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象地称为“摇椅电池”（Rocking Chair Batteries,缩写为RCB）。
锂离子二次电池由于工作电压高（3.6V）、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，在移动电话、摄相机、笔记本电脑、便携式电器上得到大量应用。
（特性）一、工作原理1、化学反应方程式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：LiCoO2 Li( 1-x)CoO2+ xLi+ + xe-负极反应：C + xLi+ + xe- CLix电池总反应：LiCoO2 + C Li( 1-x)CoO2+ CLix放电时发生上述反应的逆反应。
2、化学反应原理图二、命名根据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（方形数字）；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，P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，直径或高度任意尺寸大于或等100mm时两个尺寸之间应加一条斜线。
方型电池6个数字分别表示电池的厚度、宽度和高度，单位均为毫米，三个尺寸任一个大于或等于100mm时尺寸之间应加斜线，三个尺寸中若有任意小于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。
锂电池充放电理论及电量计算方法设计
锂电池充放电理论及电量计算方法设计锂电池是一种常见且广泛应用于移动设备和电动车辆等领域的电池类型。
了解锂电池的充放电理论和电量计算方法对于正确使用和维护锂电池非常重要。
本文将从锂电池的基本原理、充放电过程以及电量计算方法等方面进行详细介绍。
锂电池的基本原理可以简单概括为在锂离子在正负极之间的往返移动过程中，通过化学反应将化学能转化为电能。
锂电池的正极通常由氧化物材料（如三氧化二锰、钴酸锂等）构成，负极通常由炭材料（如石墨）构成。
在充电过程中，锂离子从正极释放出来，并通过电解质溶液中的离子通道移到负极。
反过来，在放电过程中，锂离子则从负极经过电解质溶液中的离子通道移动到正极。
锂电池的充放电过程可以分为三个阶段：开放电路电压（OCV）阶段、线性电压下降阶段和电流逐渐趋近于零的阶段。
在充电过程中，当锂离子从负极移动到正极时，电池的电压会逐渐增加，直到达到充电截止电压。
在放电过程中，锂离子从正极移动到负极时，电池的电压会逐渐降低，直到达到放电截止电压。
每个阶段的特征和变化情况取决于锂电池的具体设计和化学材料。
在实际应用中，需要准确地估计锂电池的剩余电量。
电量计算方法主要分为开路电压法和库仑计数法。
开路电压法是通过测量电池的开路电压来估计电量。
开路电压与锂电池的剩余电量之间存在一定的关系。
可以对锂电池进行标定，建立电压和电量之间的数学模型，然后根据当前电池的开路电压和该数学模型进行电量的估计。
库仑计数法是通过对电池充放电过程中流经的电荷进行计数来估计电量。
根据电荷的大小和电流的时间积分关系，可以得到电池的累积电荷量，从而估计电量。
这种方法需要对电流进行准确的采样和积分处理，以获得准确的电量估计结果。
除了上述方法，还有一些其他的电量计算方法，例如开路电压与内阻和温度的综合分析法、容量补偿法等，可以根据具体情况选择合适的方法进行电量估计。
综上所述，锂电池的充放电理论和电量计算方法设计是锂电池应用中的重要问题。
锂电池基础知识
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锂电池有关性能要求：
内阻 电池构造：极片厚度、长度、宽度、焊接； 材料特征； 一般和容量成反比；
循环性能 一般要求：
常温>500％（20％容量衰减） 环境影响：
30－40度体现最佳，>50度衰减加速较大
物理电池: 依托光或热等物理变化，变换或产生电能。 生物电池: 利用生物化学变化,产生电能。
一次电池：只能放电,放电结束后使用寿命也随之结束旳电池。即所谓旳干电池。 二次电池：虽然放电经过再次充电,如此可反复使用旳电池。=充电式电池。
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体化、抑制电流，来防止电池的异常发热。
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电池旳构成-角形电池
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锂电池旳基本材料构成
1.正极材料：钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂（三元材料），新材料有磷酸 铁锂、镍酸锂等。
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=It,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.像容量1500mAh的电池,规定1C=1500mAh,如果以2C放电也就是以3000mA的电流放电,充放电就是以150mA的电流充放电.3. 电压OCV: Open Circuit Voltage电池的电压一般指锂电池的标称电压也叫额定电压.普通锂电池的标称电压一般为,我们也称其电压平台为.我们说的电压一般指的是电池的开路电压.当电池20~80%的容量时,电压集中在左右~左右,容量太高或太低,电压变化较大.4. 能量Energy/功率Power电池以一定的标准放电,电池所能放出的能量E,单位为Wh瓦时或KWh千瓦时,另外1KWh=1度电.物理书上有基本概念,E=UIt,也等于电池电压乘以电池的容量.而功率的公式为,P=UI=E/t,表示单位时间能够释放的能量.单位为W瓦或KW千瓦.像容量为1500mAh的电池,标称的电压一般为,故对应的能量为.5. 内阻Resistance由于充放电时不能等效为一个理想的电源,有一定的内阻.内阻是要消耗能量的,当然内阻越小越好.电池内阻单位用毫欧mΩ.一般电池的内阻由欧姆内阻和极化内阻组成,内阻的大小受电池的材料、制造工艺,还有电池的结构的影响.6. 循环寿命Cycle Life电池充电和放电一次就称为一个循环,循环使用寿命是衡量电池寿命性能的一个重要指标.IEC标准规定手机锂电池,放电至,1C充电至 V,反复循环 500次后电池容量应保持为初始容量的60%以上.也就是说锂电池的循环寿命为500次.国标规定,循环寿命300次后,容量应保持初始容量的70%.电池容量低于初始容量的60%一般要考虑报废处理了.7. 放电深度DOD: Depth of Discharger定义为电池放出的容量占额定容量的百分比.锂电池一般放电深度越深,电池寿命越短.8. 终止电压Cut-Off Voltage终止电压分为充电终止电压和放电终止电压,也就是说电池不能继续充电或放电的电压,在终止电压下再继续充电或放电对电池的寿命影响很大.锂电池的充电终止电压一般为,放电终止电压为.锂电池超过终止电压的深充或深放是严格禁止的.9. 自放电率Self-Discharge指电池在存放期间容量的下降率,用单位时间内容量下降的百分比表示.一般的锂电池的自放电率为2%~9%/月.10. SOCState of Charge指电池的剩余电量与可以放出总电量的百分比,0~100%.反映电池剩余电量情况.五电池命名规则不同的厂家有不同的命名规则,但通用电池大家都遵循统一的标准,根据电池的名称可以知道电池的尺寸等.IEC61960规定,圆柱形和方形电池的规则如下：1. 圆柱形电池,3个字母后跟5个数字,3个字母,第一个字母表示负极材料,I表示有内置的锂离子,L表示锂金属或锂合金电极.第二个字母表示正极材料,C表示钴,N表示镍,M表示锰,V表示钒.第三个字母为为R表示圆柱形.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.2. 方形电池,3个字母后更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.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,单位也为mm.如：ICR 18650就是直径为18mm,高度为65mm的通用的18650圆柱形电池；ICP 053353就是厚度为5mm,宽度为33mm,高度长度为53mm的方形电池. 六锂电池工艺不同的电池、不通的厂家工艺流程有一定的差异,详细的工艺流程会很复杂,下面列出基本的工艺流程,电芯制作的工艺流程和PACK制作的工艺流程.电芯生产工艺流程主要为极片制造、电芯制作、电池装配、注液、化成、分选等工序.从配料到卷绕,是正极、负极分不同的车间同时做的,正负极做好后再一起做后面的工序.中间会插入不同的品质检测QA环节.七电池的成组和串并联应用在不同的领域中,对电池的要求不一样,系统对电压,容量,内阻等都有一些特殊的要求.往往单节电池不能满足要求,需要电池串并联后才能给外供电.电池串并联后的性能由最差那一节电池的性能决定,也就是我们常说的“木桶原理”,因此电池成组最重要的一点就是电池性能参数的一致性.像笔记本,电动自行车,电动汽车,储能系统等都需要考虑电池的串并联组成电池包.笔记本电池电压一般是或,主要采用18650电池,所以一般2串3并或2串4并. Apple iPAD就是3块聚合物电池并联,容量25Wh左右.电动自行车和电动摩托车系统一般是24V、36V、48V、60V、72V系统,具体成组情况见下表S代表串联.纯电动汽车和混合动力EV/PHEV电压更高,250~500V左右,最大会串联到150节以上.另外电池成组串并联是要考虑很多东西,电池的电压平台的一致性,电池的容量的一致性,电池的内阻的一致性等.电池的串并联后其参数的一致性对电池的性能和寿命有很大的影响.八各种动力电池对比动力电池主要是更具其应用来考虑的,主要应用在电动电动汽车、电动自行车、电动工具等.动力电池区别于普通电池又其一定的特殊性：1.电池的串并联2.电池的容量较大3.电池的放电倍率较大混合动力和电动工具4.电池的安全性要求较高5.电池的工作温度范围较宽6.电池的使用寿命长,一般要求5~10年由于动力电池的特殊性,其工艺和材料的也存在一定的差异,根据正极材料的情况主要分为锰酸锂LiMn2O4、三元锂LiNixCoyMnzO2、磷酸铁锂LiFePO4等,其电压平台、能量密度、价格、安全性等都有一定的差异,具体见下表的对比：其中钴酸锂由于其稳定性较差,价格较高等原因很少用做动力电池,放在下表一并列出对比九锂电池模型电池内阻在电气特性上,不完全等效为一个电阻,具体可以参考国外的PNGV等效电路模型.如下图所示.电池的内阻主要由欧姆内阻R0还有极化内阻R1构成,其中C1为极化电容.电池的内阻测量业内有2种主流的测试方式,直流放电法和交流注入法,不能用普通的测电阻的方法测量得到,一般用专门的内阻测量仪测试.电池的内阻是反映电池的性能和寿命的一个重要参数.快到电池的循环寿命时,电池的内阻会急剧变大.如下图循环次数和内阻的关系所示.十锂电池电气特性和关键参数1．电池的充放电曲线锂电池的充放电曲线指的是电池的容量和开路电压的关系曲线,根据电池的放电曲线,可以粗略的估计电池的电量,如下图所示.锂电池的充放电曲线不仅与充电放电电流的大小有关还与温度有关.如下图所示. 2．电池的关键参数锂电池由于其本身特性决定不能过充、不能过放、不能过流、不能过温,因此考虑安全性和电池寿命,电池要做好相关保护.有几个参数是经常碰到的,一并列出来.电压情况不同厂商差异不大,工作温度和放电倍率不同的电池或不同的厂家会有一些差异.十一锂电池保护和管理要求和系统由于锂电池本身的特性决定一定要加电池保护板PCM或电池管理系统BMS,没有保护板或管理系统的电池是禁止使用的,会存在巨大的安全隐患.对电池系统来说安全永远是第一位的.电池如果没有很好的保护或管理,可能存在寿命变短、损坏或爆炸的风险.电池保护板PCM: Power Circuit Module主要应用在像手机、笔记本等消费类产品.电池管理系统BMS: Battery Management System主要应用在动力电池,像电动汽车、电动自行车、储能等大型系统.电池保护PCM主要功能,电池过充保护OVP、过放保护UVP、过温保护OTP、过流保护OCP等.一旦出现异常情况,系统自动切断,确保系统安全.电池保护系统技术已非常成熟,相关的板厂很多,主要集中在华南地区,并且有专门的IC厂商提供专门的锂电池保护芯片,这一块已经相对比较成熟,国内有很多成熟的保护IC芯片已经出来.电池管理系统BMS的主要功能除了保护系统的相关基本保护功能外,还有电池电压、温度及电流测量、能量均衡、电量SOC计算及显示、异常报警、充放电管理、通信等,有些BMS系统还集成热量管理、电池加热、电池健康状况SOH分析、绝缘电阻测量等.BMS功能介绍及分析：1.电池保护,和PCM差不多,过充、过放、过温、过流,还有短路保护.像普通的锂锰电池和三元锂电池,一旦检测到任何一节电池电压超过或任何一节电池电压低于系统就会自动切断充电或放电回路.如果电池温度超过电池的工作温度或电流大于电池的放电电流,系统会自动切断电流通路,保障电池和系统安全.2.能量均衡,整个电池包,由于很多节电池串联,工作一定时间后,由于其电芯本身的不一致性、工作温度的不一致性等原因的影响,最后会表现出很大的差异,对电池的寿命和系统的使用有巨大的影响,能量均衡就是弥补电芯个体之间的差异去做一些主动或被动的充电或放电的管理,确保电池的一致性,延长电池的寿命.业内一般有被动均衡和主动均衡两类方式,其中被动均衡主要是把电量多的电量通过电阻消耗达到均衡,主动均衡主要是把电量多的电池的电量通过电容、电感或变压器转移到电量少的电池达到均衡.被动和主动均衡对比见下表.由于主动均衡系统相对复杂,成本相对较高,主流依然还是被动均衡.3. SOC计算,电池的电量计算是BMS很重要的一块,很多系统都需要比较精确知道剩余电量的情况.由于技术的发展,SOC的计算积累的很多的方法,精度要求不高的可以根据电池电压判断剩余电量,精确的方法主要的是电流积分法又叫Ah法,Q = ∫i dt ,还有内阻法、神经网络法、卡尔曼滤波法等.业内主流依然是电流计分法.4.通信,不同的系统对通信接口的要求不一样,主流的通信接口有SPI、I2C、CAN、RS485等.其中汽车和储能系统主要是CAN和RS485.BMS系统由于竞争还不充分,加之其系统的复杂性,系统厂商相对较少,相关的芯片厂商也主要是欧美几家大厂,国内有少数几家大公司在研发.未来的机会很多.希望在BMS上对技术、产品和厂家有一些详细了解的可以发email沟通.十二电池充电要求和系统锂电池主流的充电方式是恒流恒压CC/CV : Constant Current – Constant Voltage,先恒流充电,到一定的电位后再恒压充电,好的充电器还可以根据电池的电压状态涓流充,有些系统在后面还增加了脉冲充电方式,另外根据时间设置充电结束.一般的充电器都集成有限流、限压,过压保护,过流保护,过温保护,防反接等功能.具体充电系统如下图所示.另外充电器充电一般和PCM或BMS配合在电池恒压充阶段一起做能量均衡.像普通的钴酸锂电池,检测到电池电压低于,充电器启动涓流充电左右,以免损坏电池,当电池电压充到后改为恒流充电1C左右,电流大小依据系统来定,检测到电池电压到转换为恒压充电,当电池电流降到左右,充电结束,关闭充电系统和充电回路.先涓流再恒流最后恒压,充电曲线如下图所示.充电器根据功率大小的不同,采用不同的控制技术,小功率的主要是线性电源的方案,大功率主要是开关电源的方案.充电器技术已经相当成熟,充电器性能和效率都基本能够达到一个比较好的水平,相关的厂商很多,充电器主要涉及的技术还主要是电源技术和电池技术,相关的厂商也是以前做电源的相关厂商.十三锂电池应用领域电池主要应用在消费类产品、数码类产品、动力产品、医疗和安防等.十四锂电池相关标准电池方面欧洲、美国、日本、中国有不同的标准,一些相关标准整理如下表.。
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.电池型号标识方法如下：1、圆柱形电池标识由3个字母加5个数字加1个字母加2或3个数字组成.2、方形电池标识由3个字母加6个数字加1或2个字母加2或3个数字组成组成.3、第一个字母I表示有内置锂离子电池.4、第二个字母表示电池的正极材料基于钴的电极.5、第三个字母表示电池的形状,R表示圆柱形电池,P表示方形电池、S表示软包装电池.6、圆柱形电池5个数字分别表示电池直径与高度,方形电池6个数字分别表示电池的厚、宽、高；单位mm.7、圆柱形电池第四个字母表示电池的级别,有A级、C级；最后2或3个数字表示电池的容量缩写.8、方形电池第四个字母表示电池壳体的材料,A表示铝壳,S表示钢壳,第五个字母R表示壳体边缘的形状.例如：圆柱形电池ICR18650A180例如：方形电池ICP533436AR65二、锂离子电池的主要构成：1、电池的构成：电池一般由电芯、Fuse或PTC、保护板或电路板、五金片、外壳以及一些辅料组成.一般锂离子电芯由正极片、负极片、隔膜纸、电解液、盖板盖帽、绝缘片、壳体铝塑膜、钢壳、铝壳等部件组成.正极片：活性物质为氧化锂钴,锂离子化合物LiCoO2/LiNiO2/LiMn2O4、导电剂Super-P、溶剂NMP、粘接剂PVDF和铝箔组成.负极片：活性物质为碳,碳粉CMP2、粘接剂SBR、添加剂CMC和铜箔组成.隔膜纸：PP、PE、PP/PE/PP；主要作用是绝缘并传导离子,除此之外,在安全上若电池内中短路温度升高时,隔膜纸亦具有Shut Down功能,造成内部电阻升高,避免Thermal Runway.电解液：有机电解液2、保护板：保护板通常包括控制IC、MOS开关及辅助配件NTC、ID存储器等.其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全.保护板的功能：1、过充保护：当电芯电压升到一定值时以下,保护板会切断充电回路；2、过放保护：当电芯电压低到一定值时以下,保护板会切断放电回路；3、短路保护：当电池正、负极两端短路时,可迅速切断回路,保护电芯；4、过流保护：当电池输出电流超过某一个值时2A左右,保护电路会切断输出回路；5、其它辅助功能：保护板上一般还有NTC、识别电阻以及解码芯片等,主要作用是保护电池能与主机及原装充电器正常充电与使用；三、电池基础术语1、电压概念：即电位差,是产生电流的力开路电压：是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时,电池正负极之间的电势差.一般情况下,Li-ion充满电后开路电压为左右,放电后开压为左右,通过电池的开路电压,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过时电池正负极之间电势差.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池,充电时则与之相反.Li-ion的放电工作电压在左右.平均电压：电池放电时,从开始到放电终止时的电压平均值.终止电压：规定放电终止时电池的负载电压,其值为n锂离子单体电池的串联只数用“n”表示.2、容量：指电池内的活性物质参加电化学反应所能放出的电能称为电池的容量.单位为mAh或Ah.1Ah=1000mAh容量大小是由正负极中活性物质的数量多少来决定的一是活性物质的重量,二是活性物质的利用率.设计容量：根据电池内所含活性物质的量,从电化学理论计算电池的容量称为设计容量.额定容量：指电池经设计后,经电池制程过程的影响,电池所能达到容量称为额定容量.实际容量：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.3、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.是衡量电池性能的一个重要参数.注：一般以充电态内阻为标准.测量电池的内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量.单位为毫欧mΩ静态电阻：即放电时电池内阻动态电阻：即充电时电池内阻4、放电平台：放电平台是恒压充到电压为并且电电流小于时停充电,然后搁置10分钟,在任何们率的放电电流下下放电至时的放电时间.是衡量电池好坏的重要标准.5、充放电倍率时率：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,它在数据值上等于电池额定容量的倍数,通常以字母C表示.如电池的标称额定容量为600mAh为1C1倍率,300mAh则为,6A600mAh为10C.以此类推.时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh 的电流为1小时率,以此类推.6、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.主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响.是衡量电池性能的重要参数.注：电池100%充电开路搁置后,一定程度的自放电正常现象.在GB标准规定LI-ion后在20±2℃条件下开条件下开路搁置28天.可允许电池有容量损失.7、内压：指电池的内部气压,是密封电池在充放电过程中产生的气体所致,主要受电池材料、制造工艺、电池结构等因素影响.其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致.高倍率的连续过充,会导致电池温度升高、内压增大,严重时对电池的性能及外观产生破坏性影响,如漏液、鼓底,电池内阻增大,放电时间及循环寿命变短等. Li-ion任何形式的过以都会导致电池性能受到严重破坏,甚至爆炸.帮Li-ion 在充电过程中需采用恒流恒压充电方式,避免对电池产生过充.8、压降：电池按定性充电至80%以上,测量其电池空载电压.5W/2W电池作为负载连接电池正负极端开关作为电池的断路,通路的装置进行串联.打开开关后5秒电压下降不大于0.4V,为合格主要为测试电池负载性能.9、电池的负载能力: 当电池的正负极两端连接在用电器上时,带动用电器工作时的输出功率,即为电池的负载能力.10、充电效率：充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储蓄顾的化学能程度的量度.主要受电池工艺,配方及电池的工作环境温度影响,一般环境温度越高,则充电效率要低.11、放电效率：放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与额定容量之比,主要受放电倍率,环境温度,内阻等到因素影响,一般情况下,放电倍率越高,则放电效率越低.温度越低,放电效率越低.12、一次电池和充电电池有什么区别电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充,根据它们的电化学成分和电极的结构知,真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的.理论上,这种可逆性是不会受循环次数的影响,既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化,那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化,既然,一次电池仅做一放电,它内结构简单得多且不需要支持这种变化,因此,不可以将一次电池拿来充电,这种做法很危险也很不经济,如果需要反复使用,应有尽有选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池,这种电池也可称为一次电池或蓄电池.13、一次电池和二次电池还有其他的区别吗另一明显的区别就是它们能量和负载能力,以及自放电率,二次电池能量远比一次电池高,然而他们的负载能力相对要小.14、可充电便携式电池的优缺点是什么充电电池寿命较长,可循环1000次以上,虽然价格比干电池贵,但如果经常使用的话,是比较划算的.充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低,比如,他们放电较快.另一缺点是由于他们几近恒定的放电电压,很难预测放电何时结束.当放电结束时,电池电压会突然降低.假如在照相机上使用,突然电池放完了电,就不得不终止.但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高.但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中,因为它容量高,能量密度大,以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压.15、充电电池是怎样实现它的能量转换每种电池都具有电化学转换的能力,即将储存的化学能直接转换成电能,就二次电子也叫蓄电池而言另一术语也称可充电使携式电池,在放电过程中,是将化学能转换成电能；而在充电过程中,又将电能重新转换成化学能.这样的过程根据电化学系统不同,一般可充放电500次以上,而我司产品li-ion可重复充放电1000次以上.Li-ion是一种新型的可充电便携式电池.它的额定电压为,它的放电电压会随放电的深度逐渐衰退,不象其他充电电池一样,在放电未,电压突然降低.16、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：2比能量大,目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L2倍于Nl-Cd,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.5自放电小室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%.Li-ion也存在着一定的缺点,如：1电池成本较高.主要表现在LiCoO2的价格高Co的资源较小,电解质体系提纯困难.2不能大电流放电.由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大.故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在以下,只适合于中小电流的电器使用.3需要保护线路控制.A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在的恒压下充电；B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制.17、锂离子安全特性是如何实现的为了确保Li-ion安全可靠的使用,专家们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计,以达到电池安全考核指标.1隔膜135℃自动关断保护采用国际先进的Celgars2300PE-PP-PE三层复合膜.在电池升温达到120℃的情况下,PE复合膜两侧的膜孔闭合,电池内阻增大,电池内部升温减缓,电池升温达到135℃时,PP膜孔闭合,电池内部断路,电池不再升温,确保电池安全可靠.2向电解液中加入添加剂在电池过充,电池电压高于的条件下,电解液添加剂与电解液中其他物质聚合,电池内阻大幅度增加,电池内部形成大面积断路,电池不再升温.3电池盖复合结构电池盖采用刻痕防爆球结构,电池升温时,电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度刻痕破裂、放气.4各种环境滥用测试进行各项滥用实验,如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等,考察电池安全性能.同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验,考察电池在实际使用环境焉的性能情况.18、为什么恒压充电电流为逐渐减少因为恒流过程终止时,电池内部的电化学极化然保持再整个恒流中相同的水平,恒压过程,再恒定电场作用下,内部Li+的浓差极化在逐渐消除,离子的迁移数和速度表现为电流逐渐减少.19、为什么电池要储存一段时间后才能包装出货电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数.电池经过一定时间储存后,允许电池的容量及内阻有一定程度的变化.经过了一段时间的储存,可以让内部各成分的电化学性能稳定下来,可以了解该电池的自放电性能的大小,以便保证电池的品质.20、为什么要化成电池制造后,通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活,改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成,电池粉有经过化成后才能体现真实性能.21.什么是分容电池在制造过程中,因工艺原因使得电池的实际容量不可能完全一致,通过一定的充放电制度检测,并将电池按容量分类的过程称为分容.22、锂离子电池的工作温度范围充电 -10—45℃放电 -30—55℃23、何为电池的倍率放电指放电时,放电电流A与额定容量Ah的倍率关系表示.24、何为电池的小时率放电按一定输出电流放完额定容量所需的小时数数,称为放电时率.25、影响锂离子电池循环性能的两个最重要的因素是什么活性物质的性质和杂质的种类、含量.26、如何在生产过程中控制电池内部的水份1、作好防潮、防湿处理.2、缩短操作时间,减少极片在空气中暴露时间.3、合理正确地进行烘烤作业.4、尽量在干燥环境下进行作业.27、锂离子电池的活性正极材料是什么锂盐；如钴酸锂,锰酸锂,镍酸锂等.28、锂离子电池的活性负极材料是什么石墨粉29、电极材料为何要加入导电剂在电池工作时,电池的活性物质无论充放电都不会溶解在电解液中,为加强活性物质与网栅、集流片的接解导电性,而加放导电剂.30、锂离子电池的电解液的组成是什么常用的为六氟磷酸锂,四氟磷酸锂LiPF6、LiClO4等.31、锂离子电池安全性能的考核指标,一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件:1短路：不起火,不爆炸2过充电：不起火,不爆炸3热箱试验：不起火,不爆炸150℃恒温10min4针剌：不爆炸用Ф3mm钉穿透电池5平板冲击：不起火,不爆炸10kg重物自1M高处砸向电池6焚烧：不爆炸煤气火焰烧烤电池四、18650型锂电池简介：即指电池的直径为18mm,长度为65mm,圆柱体型的电池.锂是一种金属元素,为什么我们要把他叫锂电池呢因为它的正极是以“钴酸锂”为正极材料的电池,当然现在市场上有很多的电池,有磷酸铁锂,锰酸锂等为正极材料的电池.单节标称电压一般为：充电电压一般为：最小放电终止电压一般为：最大充电终止电压：直径：18±高度：65±容量：根据客户需求五、锂离子电池制造流程：1 配料:用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正负极物质.2 涂布:将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正负极极片.3 装配:按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕---入壳---滚槽---点焊---焊盖帽,制成电池极芯,在经烘烤后注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池装配过程.制成成品电池.4化成 :用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测.筛选出合格的成品电池,待出厂.六、：目前锂电池的主要应用在一些工业设备,医疗仪器,军警设备,以及移动电源手持终端上.正极中金属的成本很高.目前,正极材料LiNiO2由于具有制造方便、开路电压髙、比能量髙、寿命长、能快速放电等优点,已在锂离子电池中得到广泛应用.但钻资源少,价格昂贵,因而应用受到限制.锂离子电池是未来电动汽车的能源之一.因为锂离子电池的比能量为铅酸电池的三倍以上.电动汽车起动时,需要短时间几秒的大电流放电.铅酸电池可大电流放电大功率放电,但比能量相当小.近年风靡全球的特斯拉,想必都有所耳闻,它就是锂电池应用于汽车的典范,特斯拉主动力是用电而不是用传统的石油,又是要改变世界的赶脚..它也不愧是新时代的弄潮儿。
锂电池常见理论
一、锂电池与锂离子电池锂电池的特点1、具有更高的能量重量比、能量体积比；2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放,这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应;锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长;正常工作条件下,锂电池充/放电循环次数远大于500次；6、可以快速充电;锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1～2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池；锂离子电池具有以下优点：1、电压高,单体电池的工作电压高达3.6-3.9V,是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍2、比能量大,目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L2倍于Ni-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;5、自放电小,室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%;6、可快速充放电,1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上;7、工作温度范围高,工作温度为-25~45°C,随着电解质和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C;锂离子电池也存在着一定的缺点,如：1、电池成本较高;主要表现在正极材料LiCoO2的价格高Co的资源较少,电解质体系提纯困难;2、不能大电流放电;由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大;故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用;3、需要保护线路控制; A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电；B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制; 摘要：综述了锂离子电池的发展趋势,简述了锂离子电池的充放电机理理论研究状况,总结归纳了作为核心技术的锂电池正负电极材料的现有的制备理论和近来发展动态,评述了正极材料和负极材料的各种制备方法和发展前景,重点介绍了目前该领域的问题和改进发展情况;成本高;与其它可充电池相比,锂电池价格较贵;二、锂离子电池相关参数1.容量这是大家比较关心的一个参数;智能手机早已普及,我们在使用智能手机的时候,最为担心的就是电量不足,需要频繁充电,有时还找不到地方充电;早期的功能机,正常使用情况下,满充的电池可以待机3~5天,一些产品甚至可以待机7天以上;可是到了智能机时代,待机时间就显得惨不忍睹了;这里面很重要的一个原因,就是手机的功耗越来越大,而电池的容量却没有同比例的增长;容量的单位一般为“mAh”毫安时或“Ah”安时,在使用时又有额定容量和实际容量的区别;额定容量是指满充的锂离子电池在实验室条件下比较理想的温湿度环境,以某一特定的放电倍率C-rate放电到截止电压时,所能够提供的总的电量;实际容量一般都不等于额定容量,它与温度、湿度、充放电倍率等直接相关;一般情况下,实际容量比额定容量偏小一些,有时甚至比额定容量小很多,比如北方的冬季,如果在室外使用手机,电池容量会迅速下降;2.能量密度能量密度,指的是单位体积或单位重量的电池,能够存储和释放的电量,其单位有两种：Wh/kg,Wh/L,分别代表重量比能量和体积比能量;这里的电量,是上面提到的容量Ah与工作电压V的积分;在应用的时候,能量密度这个指标比容量更具有指导性意义;基于当前的锂离子电池技术,能够达到的能量密度水平大约在100~200Wh/kg,这一数值还是比较低的,在许多场合都成为锂离子电池应用的瓶颈;这一问题同样出现在电动汽车领域,在体积和重量都受到严格限制的情况下,电池的能量密度决定了电动汽车的单次最大行驶里程,于是出现了“里程焦虑症”这一特有的名词;如果要使得电动汽车的单次行驶里程达到500公里与传统燃油车相当,电池单体的能量密度必须达到300Wh/kg以上;锂离子电池能量密度的提升,是一个缓慢的过程,远低于集成电路产业的摩尔定律,这就造成了电子产品的性能提升与电池的能量密度提升之间存在一个剪刀差,并且随着时间不断扩大;3.充放电倍率这个指标会影响锂离子电池工作时的连续电流和峰值电流,其单位一般为CC-rate的简写,如1/10C,1/5C,1C,5C,10C等;举个例子来阐述倍率指标的具体含义,某电池的额定容量是10Ah,如果其额定充放电倍率是1C,那么就意味着这个型号的电池,可以以10A的电流,进行反复的充放电,一直到充电或放电的截止电压;如果其最大放电倍率是10C10s,最大充电倍率5C10s,那么该电池可以以100A的电流进行持续10秒的放电,以50A的电流进行持续10秒的充电;充放电倍率对应的电流值乘以工作电压,就可以得出锂离子电池的连续功率和峰值功率指标;充放电倍率指标定义的越详细,对于使用时的指导意义越大;尤其是作为电动交通工具动力源的锂离子电池,需要规定不同温度条件下的连续和脉冲倍率指标,以确保锂离子电池使用在合理的范围之内;4.电压锂离子电池的电压,有开路电压、工作电压、充电截止电压、放电截止电压等一些参数,本文不再分开一一论述,而是集中做个解释;开路电压,顾名思义,就是电池外部不接任何负载或电源,测量电池正负极之间的电位差,此即为电池的开路电压;工作电压,就是电池外接负载或电源,处在工作状态,有电流流过时,测量所得的正负极之间的电位差;一般来说,由于电池内阻的存在,放电状态时的工作电压低于开路电压,充电时的工作电压高于开路电压;充/放电截止电压,是指电池允许达到的最高和最低工作电压;超过了这一限值,会对电池产生一些不可逆的损害,导致电池性能的降低,严重时甚至造成起火、爆炸等安全事故;电池的开路电压和工作电压,与电池的容量存在一定的对应关系;5.寿命锂离子电池的寿命会随着使用和存储而逐步衰减,并且会有较为明显的表现;仍然以智能手机为例,使用过一段时间的手机,可以很明显的感觉到手机电池“不耐用”了,刚开始可能一天只充一次,后面可能需要一天充电两次,这就是电池寿命不断衰减的体现;锂离子电池的寿命分为循环寿命和日历寿命两个参数;循环寿命一般以次数为单位,表征电池可以循环充放电的次数;当然这里也是有条件的,一般是在理想的温湿度下,以额定的充放电电流进行深度的充放电100% DOD或者80%DOD,计算电池容量衰减到额定容量的80%时,所经历的循环次数;日历寿命的定义则比较复杂,电池不可能一直在充放电,有存储和搁置,也不可能一直处于理想环境条件,会经历各种温湿度条件,充放电的倍率也是时刻在变化的,所以实际的使用寿命就需要模拟和测试;简单的说,日历寿命就是电池在使用环境条件下,经过特定的使用工况,达到寿命终止条件比如容量衰减到80%的时间跨度;日历寿命与具体的使用要求是紧密结合的,通常需要规定具体的使用工况,环境条件,存储间隔等;日历寿命比循环寿命更具有实际意义,但由于日历寿命的测算非常复杂,而且耗时太长,所以一般电池厂家只给出循环寿命的数据;如需要获得日历寿命的数据,通常要额外付费,且要等待很长时间;6.内阻锂离子电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,它包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻;欧姆内阻由电极材料、电解质、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成;极化内阻是指电化学反应时由极化引起的电阻,包括电化学极极化和浓差极化引起的电阻;内阻的单位一般是毫欧姆mΩ,内阻大的电池,在充放电的时候,内部功耗大,发热严重,会造成锂离子电池的加速老化和寿命衰减,同时也会限制大倍率的充放电应用;所以,内阻做的越小,锂离子电池的寿命和倍率性能就会越好;7.自放电电池在放置的时候,其容量是在不断下降的,容量下降的速率称为自放电率,通常以百分数表示：%/月;自放电是我们不希望看到的,一个充满电的电池,放个几个月,电量就会少很多,所以我们希望锂离子电池的自放电率越低越好;这里需要特别注意,一旦锂离子电池的自放电导致电池过放,其造成的影响通常是不可逆的,即使再充电,电池的可用容量也会有很大损失,寿命会快速衰减;所以长期放置不用的锂离子电池,一定要记得定期充电,避免因为自放电导致过放,性能受到很大影响;8.工作温度范围由于锂离子电池内部化学材料的特性,锂离子电池有一个合理的工作温度范围常见的数据在-40℃~60℃之间,如果超出了合理的范围使用,会对锂离子电池的性能造成较大的影响;不同材料的锂离子电池,其工作温度范围也是不一样的,有些具有良好的高温性能,有些则能够适应低温条件;锂离子电池的工作电压、容量、充放电倍率等参数都会随着温度的变化而发生非常显著的变化;长时间的高温或低温使用,也会使得锂离子电池的寿命加速衰减;因此,努力创造一个适宜的工作温度范围,才能够最大限度的提升锂离子电池的性能;除了工作温度有限制之外,锂离子电池的存储温度也是有严格约束的,长期高温或低温存储,都会对电池性能造成不可逆的影响;二、锂离子电池的正负极材料我们经常会看到磷酸铁锂,三元等专业的锂离子电池术语,这些都是根据锂离子电池正极材料来区分锂离子电池的类型;相对来讲,锂离子电池的正、负极材料对电池性能的影响比较大,是大家比较关心的方面;那么,当前市场上都有哪些常见的正负极材料呢用他们做锂离子电池,又有哪些优缺点1.正极材料首先,我们来看看正极材料,正极材料的选择,主要基于以下几个因素考虑：1具有较高的氧化还原反应电位,使锂离子电池达到较高的输出电压；2锂元素含量高,材料堆积密度高,使得锂离子电池具有较高的能量密度；3化学反应过程中的结构稳定性要好,使得锂离子电池具有长循环寿命；4电导率要高,使得锂离子电池具有良好的充放电倍率性能；5化学稳定性和热稳定性要好,不易分解和发热,使得锂离子电池具有良好的安全性；6价格便宜,使得锂离子电池的成本足够低；7制造工艺相对简单,便于大规模生产；8对环境的污染低,易于回收利用;当前,锂离子电池的能量密度、充放电倍率、安全性等一些关键指标,主要受制于正极材料;2.负极材料相对而言,针对锂离子电池负极材料的研究,没有正极材料那么多,但是负极材料对锂离子电池性能的提高仍起着至关重要的作用,锂离子电池负极材料的选择应主要考虑以下几个条件：1应为层状或隧道结构,以利于锂离子的脱嵌；2在锂离子脱嵌时无结构上的变化,具有良好的充放电可逆性和循环寿命；3锂离子在其中应尽可能多的嵌入和脱出,以使电极具有较高的可逆容量；4氧化还原反应的电位要低,与正极材料配合,使电池具有较高的输出电压；5首次不可逆放电比容量较小；6与电解质溶剂相容性好；7资源丰富、价格低廉；8安全性好；9环境友好;锂离子电池负极材料的种类繁多,根据化学组成可以分为金属类负极材料包括合金、无机非金属类负极材料及金属氧化物类负极材料;1金属类负极材料：这类材料多具有超高的嵌锂容量;最早研究的负极材料是金属锂;由于电池的安全问题和循环性能不佳,金属锂作为负极材料并未得到广泛应用;近年来,合金类负极材料得到了比较广泛的研究,如锡基合金,铝基合金、镁基合金、锑基合等,是一个新的方向;2无机非金属类负极材料：用作锂离子电池负极的无机非金属材料主要是碳材料、硅材料及其它非金属的复合材料;3过渡金属氧化物材料：这类材料一般具有结构稳定,循环寿命长等优点,如锂过渡氧化物钛酸锂等、锡基复合氧化物等;就当前的市场而言,在大规模商业化应用方面,负极材料仍然以碳材料为主,石墨类和非石墨类碳材料都有应用;在汽车及电动工具领域,钛酸锂作为负极材料也有一定的应用,主要是具有非常优异的循环寿命、安全性和倍率性能,但是会降低电池的能量密度,因此不是市场主流;其他类型的负极材料,除了SONY在锡合金方面有产品推出,大多仍以科学研究和工程开发为主,市场化应用的比较少; 三、定义锂离子电池:是一种二次电池充电电池,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;电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表;四、结构及工作原理1、当电池充电时,锂离子从正极中脱嵌,在负极中嵌入,放电时反之;这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态,一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极,如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4;2、做为负极的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,包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOzx=0.4～0.6,y=0.6～0.4,z=2 ＋3x＋5y/2等;3、电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂EC、丙烯碳酸脂PC和低粘度二乙基碳酸脂DEC等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系;4、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;5、外壳采用钢或铝材料,盖体组件具有防爆断电的功能;五、SEI膜在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层;这种钝化层是一种界面层,具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li+的优良导体,Li+可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,这层钝化膜被称为SEI膜;负极材料石墨与电解液界面上通过界面反应能生成SEI膜,多种分析方法也证明SEI 膜确实存在,厚度约为100～120nm,其组成主要有各种无机成分如Li2CO3、LiF、Li2O、LiOH 等和各种有机成分如ROCO2Li 、ROLi 、ROCO2Li2等;SEI 膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响;一方面,SEI 膜的形成消耗了部分锂离子,使得首次充放电不可逆容量增加,降低了电极材料的充放电效率；另一方面,SEI 膜具有有机溶剂不溶性,在有机电解质溶液中能稳定存在,并且溶剂分子不能通过该层钝化膜,从而能有效防止溶剂分子的共嵌入,避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏,因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命;因此,深入研究SEI膜的形成机理、组成结构、稳定性及其影响因素,并进一步寻找改善SEI 膜性能的有效途径,一直都是世界电化学界研究的热点;SEI 膜作为电极材料与电解液在电池充放电过程中的反应产物,它的组成、结构、致密性与稳定性主要是由电极和电解液的性质决定,同时也受到温度、循环次数以及充放电电流密度的影响;。
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一、锂电池与锂离子电池锂电池的特点1、具有更高的能量重量比、能量体积比；2、电压高，单节锂电池电压为3.6V,等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压；3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；4、无记忆效应。
锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电；5、寿命长。
正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次；&可以快速充电。
锂电池通常可以采用 0.5〜1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1〜2小时；7、可以随意并联使用；8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池；锂离子电池具有以下优点：1、电压高，单体电池的工作电压高达 3.6-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍2、比能量大，目前能达到的实际比能量为 100-125Wh/kg和240-300Wh/L （2倍于Ni-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。
5、自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd 的 25-30%, Ni、MH 的 30-35%。
6可快速充放电，1C充电是容量可以达到标称容量的 80%以上。
7、工作温度范围高，工作温度为-25~45 °，随着电解质和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°。
锂离子电池也存在着一定的缺点，如：1、电池成本较高。
主要表现在正极材料 LiCoO2的价格高（Co的资源较少），电解质体系提纯困难。
2、不能大电流放电。
由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。
故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在 0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。
3、需要保护线路控制。
A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在 4.1V-4.2V的恒压下充电；B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。
摘要：综述了锂离子电池的发展趋势，简述了锂离子电池的充放电机理理论研究状况，总结归纳了作为核心技术的锂电池正负电极材料的现有的制备理论和近来发展动态，评述了正极材料和负极材料的各种制备方法和发展前景，重点介绍了目前该领域的问题和改进发展情况。
成本高。
与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。
二、锂离子电池相关参数1容量这是大家比较关心的一个参数。
智能手机早已普及，我们在使用智能手机的时候，最为担心的就是电量不足，需要频繁充电，有时还找不到地方充电。
早期的功能机，正常使用情况下，满充的电池可以待机3~5天，一些产品甚至可以待机7天以上。
可是到了智能机时代，待机时间就显得惨不忍睹了。
这里面很重要的一个原因，就是手机的功耗越来越大，而电池的容量却没有同比例的增长。
容量的单位一般为“mAh毫安时）或“Ah”安时），在使用时又有额定容量和实际容量的区别。
额定容量是指满充的锂离子电池在实验室条件下（比较理想的温湿度环境），以某一特定的放电倍率（C-rate）放电到截止电压时，所能够提供的总的电量。
实际容量一般都不等于额定容量，它与温度、湿度、充放电倍率等直接相关。
一般情况下，实际容量比额定容量偏小一些，有时甚至比额定容量小很多，比如北方的冬季，如果在室外使用手机，电池容量会迅速下降。
2•能量密度能量密度，指的是单位体积或单位重量的电池，能够存储和释放的电量，其单位有两种：Wh/kg，Wh/L，分别代表重量比能量和体积比能量。
这里的电量，是上面提到的容量（Ah）与工作电压（V）的积分。
在应用的时候，能量密度这个指标比容量更具有指导性意义。
基于当前的锂离子电池技术，能够达到的能量密度水平大约在 100~200Wh/kg,这一数值还是比较低的，在许多场合都成为锂离子电池应用的瓶颈。
这一问题同样出现在电动汽车领域，在体积和重量都受到严格限制的情况下，电池的能量密度决定了电动汽车的单次最大行驶里程，于是出现了里程焦虑症”这一特有的名词。
如果要使得电动汽车的单次行驶里程达到 500公里（与传统燃油车相当），电池单体的能量密度必须达到 300Wh/kg以上。
锂离子电池能量密度的提升，是一个缓慢的过程，远低于集成电路产业的摩尔定律，这就造成了电子产品的性能提升与电池的能量密度提升之间存在一个剪刀差，并且随着时间不断扩大。
3.充放电倍率这个指标会影响锂离子电池工作时的连续电流和峰值电流，其单位一般为C（C-rate的简写），如1/10C，1/5C, 1C, 5C，10C等。
举个例子来阐述倍率指标的具体含义，某电池的额定容量是10Ah，如果其额定充放电倍率是1C，那么就意味着这个型号的电池，可以以 10A的电流，进行反复的充放电，一直到充电或放电的截止电压。
如果其最大放电倍率是 10C@10s,最大充电倍率5C@10s, 那么该电池可以以100A的电流进行持续10秒的放电，以50A的电流进行持续 10秒的充电。
充放电倍率对应的电流值乘以工作电压，就可以得出锂离子电池的连续功率和峰值功率指标。
充放电倍率指标定义的越详细，对于使用时的指导意义越大。
尤其是作为电动交通工具动力源的锂离子电池，需要规定不同温度条件下的连续和脉冲倍率指标，以确保锂离子电池使用在合理的范围之内。
4.电压锂离子电池的电压，有开路电压、工作电压、充电截止电压、放电截止电压等一些参数，本文不再分开一一论述，而是集中做个解释。
开路电压，顾名思义，就是电池外部不接任何负载或电源，测量电池正负极之间的电位差，此即为电池的开路电压。
工作电压，就是电池外接负载或电源，处在工作状态，有电流流过时，测量所得的正负极之间的电位差。
一般来说，由于电池内阻的存在，放电状态时的工作电压低于开路电压，充电时的工作电压高于开路电压。
充/放电截止电压，是指电池允许达到的最高和最低工作电压。
超过了这一限值，会对电池产生一些不可逆的损害，导致电池性能的降低，严重时甚至造成起火、爆炸等安全事故。
电池的开路电压和工作电压，与电池的容量存在一定的对应关系。
5.寿命锂离子电池的寿命会随着使用和存储而逐步衰减，并且会有较为明显的表现。
仍然以智能手机为例，使用过一段时间的手机，可以很明显的感觉到手机电池不耐用”了，刚开始可能一天只充一次，后面可能需要一天充电两次，这就是电池寿命不断衰减的体现。
锂离子电池的寿命分为循环寿命和日历寿命两个参数。
循环寿命一般以次数为单位，表征电池可以循环充放电的次数。
当然这里也是有条件的，一般是在理想的温湿度下，以额定的充放电电流进行深度的充放电（100% DOD或者80%DOD），计算电池容量衰减到额定容量的 80%时，所经历的循环次数。
日历寿命的定义则比较复杂，电池不可能一直在充放电，有存储和搁置，也不可能一直处于理想环境条件，会经历各种温湿度条件，充放电的倍率也是时刻在变化的，所以实际的使用寿命就需要模拟和测试。
简单的说，日历寿命就是电池在使用环境条件下，经过特定的使用工况，达到寿命终止条件（比如容量衰减到80%）的时间跨度。
日历寿命与具体的使用要求是紧密结合的，通常需要规定具体的使用工况，环境条件，存储间隔等。
日历寿命比循环寿命更具有实际意义，但由于日历寿命的测算非常复杂，而且耗时太长，所以一般电池厂家只给出循环寿命的数据。
如需要获得日历寿命的数据，通常要额外付费，且要等待很长时间。
6.内阻锂离子电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，它包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。
欧姆内阻由电极材料、电解质、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成。
极化内阻是指电化学反应时由极化引起的电阻，包括电化学极极化和浓差极化引起的电阻。
内阻的单位一般是毫欧姆（mQ）内阻大的电池，在充放电的时候，内部功耗大，发热严重，会造成锂离子电池的加速老化和寿命衰减，同时也会限制大倍率的充放电应用。
所以，内阻做的越小，锂离子电池的寿命和倍率性能就会越好。
7•自放电电池在放置的时候，其容量是在不断下降的，容量下降的速率称为自放电率，通常以百分数表示：%/月。
自放电是我们不希望看到的，一个充满电的电池，放个几个月，电量就会少很多，所以我们希望锂离子电池的自放电率越低越好。
这里需要特别注意，一旦锂离子电池的自放电导致电池过放，其造成的影响通常是不可逆的，即使再充电，电池的可用容量也会有很大损失，寿命会快速衰减。
所以长期放置不用的锂离子电池，一定要记得定期充电，避免因为自放电导致过放，性能受到很大影响。
8.工作温度范围由于锂离子电池内部化学材料的特性，锂离子电池有一个合理的工作温度范围（常见的数据在-40C~60C之间），如果超出了合理的范围使用，会对锂离子电池的性能造成较大的影响。
不同材料的锂离子电池，其工作温度范围也是不一样的，有些具有良好的高温性能，有些则能够适应低温条件。
锂离子电池的工作电压、容量、充放电倍率等参数都会随着温度的变化而发生非常显著的变化。
长时间的高温或低温使用，也会使得锂离子电池的寿命加速衰减。
因此，努力创造一个适宜的工作温度范围，才能够最大限度的提升锂离子电池的性能。
除了工作温度有限制之外，锂离子电池的存储温度也是有严格约束的，长期高温或低温存储，都会对电池性能造成不可逆的影响。
二、锂离子电池的正负极材料我们经常会看到磷酸铁锂，三元等专业的锂离子电池术语，这些都是根据锂离子电池正极材料来区分锂离子电池的类型。
相对来讲，锂离子电池的正、负极材料对电池性能的影响比较大，是大家比较关心的方面。
那么，当前市场上都有哪些常见的正负极材料呢？用他们做锂离子电池，又有哪些优缺点？1•正极材料首先，我们来看看正极材料，正极材料的选择，主要基于以下几个因素考虑：1）具有较高的氧化还原反应电位，使锂离子电池达到较高的输出电压；2）锂元素含量高，材料堆积密度高，使得锂离子电池具有较高的能量密度；3）化学反应过程中的结构稳定性要好，使得锂离子电池具有长循环寿命；4）电导率要高，使得锂离子电池具有良好的充放电倍率性能；5）化学稳定性和热稳定性要好，不易分解和发热，使得锂离子电池具有良好的安全性；6）价格便宜，使得锂离子电池的成本足够低；7）制造工艺相对简单，便于大规模生产；8）对环境的污染低，易于回收利用。