“鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時(shí)，M. S. Whittingham提出并開(kāi)始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

2018年10月，南

由于全球手機(jī)有數(shù)億只，要達(dá)到安全，安全防護(hù)的失敗率必須低于一億分之一。由于，電路板的故障率 一般都遠(yuǎn)高于一億分之一。因此，電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須有兩道以上的安全防線。常見(jiàn)的錯(cuò)誤設(shè)計(jì)是用充電器(adaptor)直接去充電池組。這樣將過(guò)充的防護(hù)重任，完全交給電池組上的保護(hù)板。雖然保護(hù)板的故障率不高，但是，即使故障率低到百萬(wàn)分之一，機(jī)率上全球還是天天都會(huì)有爆炸事故發(fā)生。 電池系統(tǒng)如能對(duì)過(guò)充、過(guò)放、過(guò)電流都分別提供兩道安全防護(hù)，每道防護(hù)的失敗率如果是萬(wàn)分之一，兩道防護(hù)就可以將失敗率降到一億分之一。

常見(jiàn)的電池充電系統(tǒng)方塊圖如下，包含充電器及電池組兩大部分。 ①充電器又包含適配器(Adaptor)及充電控制器兩部分。適配器將交流電轉(zhuǎn)為直流電，充電控制器則限制直流 電的最大電流及最高電壓。②電池組包含保護(hù)板及電池芯兩大部分，以及一個(gè) PTC 來(lái)限定最大電流。適配器交流變直流作用：電控制器限流限壓。充電器作用: 保護(hù)板過(guò)充、 過(guò)放、過(guò)流等防護(hù)。

電池組作用: 限流片。電池芯以手機(jī)電池系統(tǒng)為例，過(guò)充防護(hù)系 統(tǒng)利用充電器輸出電壓設(shè)定在 4.2V 左右，來(lái)達(dá)到第一層防護(hù)，這樣就算電池組上的保護(hù)板失效，電池也不會(huì)被過(guò)充而發(fā)生危險(xiǎn)。第二道防護(hù)是保護(hù)板上的過(guò)充防護(hù)功能，一般設(shè)定為 4.3V。這樣，保護(hù)板平常不必負(fù)責(zé) 切斷充電電流，只有當(dāng)充電器電壓異常偏高時(shí)，才需要?jiǎng)幼?。過(guò)電流防護(hù)則是由保護(hù)板及限流片來(lái)負(fù)責(zé)，這 也是兩道防護(hù)，防止過(guò)電流及外部短路。由于過(guò)放電只會(huì)發(fā)生在電子產(chǎn)品被使用的過(guò)程。因此，一般設(shè)計(jì)是 由該電 子產(chǎn)品的線路板來(lái)提供第一道防護(hù)，電池組上的保護(hù)板則提供第二道防護(hù)。當(dāng)電子產(chǎn)品偵測(cè)到供電電壓低于 3.0V 時(shí)，應(yīng)該自動(dòng)關(guān)機(jī)。如果該產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)未設(shè)計(jì)這項(xiàng)功能，則保護(hù)板會(huì)在電壓低到 2.4V 時(shí)，關(guān)閉 放電回路。

總論：電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)過(guò)充、過(guò)放、與過(guò)電流分別提供兩道電子防護(hù)。 把保護(hù)板拿掉后充電，如果電池會(huì)爆炸就代表設(shè)計(jì)不良。 上述方法雖然提供了兩道防護(hù)，但是由于消費(fèi)者在充電器壞掉后，常會(huì)買非原廠充電器來(lái)充電，而充電 器業(yè)者，基于成本考慮，常將充電控制器拿掉，來(lái)降低成本。結(jié)果，劣幣驅(qū)逐良幣，市面上出現(xiàn)了許多劣質(zhì) 充電器。這使得過(guò)充防護(hù)失去了第一道也是最重要的一道防線。而過(guò)充又是造成電池爆炸的最重要因素，因 此，劣質(zhì)充電器可以稱得上是電池爆炸事件的元兇。 當(dāng)然，并非所有的電池系統(tǒng)都采用如上圖的方案。在有些情況下，電池組內(nèi)也會(huì)有充電控制器的設(shè)計(jì)。

最后的防線：如果電子的防護(hù)措施都失敗了，最后的一道防線，就要由電芯來(lái)提供了。電芯的安全層級(jí)， 可依據(jù)電芯能否通過(guò)外部短路和過(guò)充來(lái)大略區(qū)分等級(jí)。由于，電池爆炸前，如果內(nèi)部有鋰原子堆積在材料表 面，爆炸威力會(huì)更大。而且，過(guò)充的防護(hù)常因消費(fèi)者使用劣質(zhì)充電器而只剩一道防線，因此，電芯抗過(guò)充能 力比抗外部短路的能力更重要。 鋁殼電芯與鋼殼電芯安全性比較，鋁殼具有很高的安全優(yōu)勢(shì)。

開(kāi)大學(xué)梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學(xué)賴超課題組合作成功制備了石墨烯三維多孔載體，可實(shí)現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長(zhǎng)鋰電池“壽命”