鋰電池可分為兩大類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含金屬鋰，可以充電。第五代可充電電池鋰金屬電池誕生于1996年，其安全性、比容量、自放電率和性能比均優(yōu)于鋰離子電池。由于自身的高技術(shù)要求，目前只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的少數(shù)公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

 

隨著手機(jī)、筆記本電腦等數(shù)碼產(chǎn)品的廣泛使用，鋰離子電池以優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用于此類產(chǎn)品中，并逐漸發(fā)展到其他產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)上，鋰離子電池也被稱為鋰電池，但兩者并不相同。鋰離子電池已經(jīng)成為主流。

 

鋰是堿金屬中最輕的，原子序數(shù)為3，原子量為6.941。為了提高安全性和電壓，科學(xué)家們開發(fā)了石墨和鋰鈷氧化物等材料來(lái)儲(chǔ)存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu)形成了微小的納米級(jí)存儲(chǔ)格，可以用來(lái)存儲(chǔ)鋰原子。這樣，即使電池外殼破裂，氧氣進(jìn)入，氧分子也太大，無(wú)法裝入微小的電池中，從而防止鋰原子與氧氣接觸并爆炸。

當(dāng)充電電壓超過(guò)4.2v時(shí)，鋰電池會(huì)開始產(chǎn)生副作用。壓力越大，風(fēng)險(xiǎn)越大。當(dāng)鋰電池電壓高于4.2v時(shí)，只有不到一半的鋰原子留在正極材料中，電池經(jīng)常會(huì)崩潰，導(dǎo)致電池容量永久性下降。如果電池充電，后續(xù)的鋰金屬會(huì)在材料表面堆積，因?yàn)樨?fù)極電池已經(jīng)充滿了鋰原子。這些鋰原子從陰極表面向鋰離子方向生長(zhǎng)出樹枝狀晶體。這些鋰晶體將通過(guò)隔膜紙，短路陽(yáng)極和陰極。有時(shí)電池在短路發(fā)生前就爆炸了。這是因?yàn)樵谶^(guò)度充電的過(guò)程中，電解質(zhì)等物質(zhì)會(huì)分解產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致電池外殼或壓力閥膨脹和爆裂，允許氧氣進(jìn)入，并與積聚在負(fù)極表面的鋰原子發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致負(fù)極爆炸。
 

因此，鋰電池充電時(shí)，必須設(shè)置電壓上限，才能兼顧電池的壽命、容量和安全性。充電電壓的最優(yōu)上限為4.2v。鋰電池放電也必須有一個(gè)較低的電壓限制。當(dāng)電池電壓低于2.4v時(shí)，部分材料開始損壞。而且由于電池會(huì)自放電，電壓越長(zhǎng)越低，因此，最好不要把放電到2.4V停止。在3.0v至2.4v放電期間，鋰電池只能釋放約3%的容量。因此，3.0v是理想的放電截止電壓。充放電時(shí)，除了電壓限制外，電流限制也是必要的。當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，鋰離子沒(méi)有時(shí)間進(jìn)入儲(chǔ)存電池，會(huì)在材料表面堆積。

當(dāng)這些離子獲得電子時(shí)，它們會(huì)在材料的表面結(jié)晶化鋰原子，這和充電過(guò)量一樣危險(xiǎn)。如果電池盒壞了，它就會(huì)爆炸。因此，鋰離子電池的保護(hù)，至少要包括:充電電壓上限、放電電壓下限、電流上限三部分。一般鋰電池池組，除了鋰電池電池外，還會(huì)有一個(gè)保護(hù)板，這個(gè)保護(hù)板主要是提供這三個(gè)保護(hù)。