关于锂电池内部结构的研究

关于锂电池内部结构的研究

摘要：由于具有很高的能量密度，锂金属在1958年被引入电池领域，随着锂电池的不断发展，人们的生活水平也得到不断的改善。该文就锂电池的概念及分类、锂电池的内部结构以及锂电池的寿命及影响因素进行了简要说明。

关键词：锂电池概述分类内部结构材料充放电

由于具有很高的能量密度，锂金属在1958年被引入电池领域，锂电池的参与很好地改善了人们的生活。

1 锂电池的概述及分类

锂电池（Lithium Battery，简写成LB）是用金属锂作负极活性物质的电池的总称，按照电池的可充性可分为锂一次电池（又称锂原电池，Primary LB）与锂二次电池（又称锂可充电电池，Rechargeable LB）。按照按工作温度，锂电池又可分为分为室温、中温和高温电池，但是目前没有严格的温度界限；按照电解质分为液体电解质、固体电解质和熔融电懈质锂电池等；按电极活性物质种类分为锂电池和锂离子电池。[1-[2]

我国锂电池的研制始于20世纪60年代，现已广泛应用于无线电通信设备、飞机、电子手表等领域，在实际中有着广阔的应用前景。

2 锂电池的内部结构研究

2.1 锂电池的内部材料

锂电池通常有两种外型：圆柱型和

方型。

电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。随着锂电池技术的不断发展，其正极可采用的材料很多，包括由钴酸锂及铝箔组成的电流收集极。目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。放电时锂离子嵌入，充电时锂离子

脱嵌。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。原多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。[3-4]

电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件（部分圆柱式使用），以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。对于锂电池的电压而言，其单节的电压应该为3.7?V，且电容量相对有限，无法进行无限的扩充。所以，在实际的使用过程中，需要对单节锂电池进行处理，以串联或并联的方式，满足于不同条件下的使用需求。也就是说，锂电池的实际使用，要针对实际的条件需求。

[3]

2.2 锂电池的充放电要求[5]（详见表（1））

2.3锂电池的保护电路

两节锂电池的充放电保护电路如图3所示。由两个场效应管和专用保护集成块S-8232组成，过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路，由保护IC监视电池电压并进行控制，当电池电压上升至4.2?V时，过充电保护管进行有效地截止，停止锂电池的持续充电状态。一般情况下，通过对外电路进行延时电容处理，可以有效地防止误动作。

锂电池放电的过程中，电池电压降低时（一般情况是电压降为2.55V左右），停止向负载供电。过电流保护是在当负载上有较大电流流过时，通过有效的管控，致使使其截止，停止向负载放电，起着保护锂电池作用，尤其是保护锂电池的性能。在电路中需要加油延时电路，这样便于对短路电流和浪涌电流进行区分。[5]

3 锂电池的额寿命及影响因素

锂电池一般能够充放300～500次，最好对锂电池进行部分放电，而不是完全放电，并且要尽量避免经常的完全放电。锂电池的老化速度是由温度和充电状态而决定的。放电深度与可充电次数、过充、过放、以及大的充电和放电电流、过热或过冷环境、长时间满电、无电状态等都会影响电池的寿命。[5]

随着时代的发展，锂电池与我们的生活有着越来越密切的关系，也占有越来越重要的地位，而人们对于锂电池使用的要求也越来越高。

这就对锂电池的结构材料等提出了更高的要求。而对于锂电池内部结构的研究也需及早提上日程。同时，锂电子的不断研发，有助于绿色环保事业的不断推进，是人们生产生活的重要内容。

参考文献

[1] 曹红葵.对锂电池现状及发展趋势的综述[J].江西化工，2009（3）.

[2] 黄彦瑜.锂电池发展简史[J].北京大学科学与社会研究中物理学史和物理学家，2007，36（8）.

[3] /data/html/2012-9-18/101382.html.

[4] /view/17063.htm.

[5] 锂电池特点和结构介绍