鋰離子動(dòng)力電池是20世紀(jì)開(kāi)發(fā)成功的新型高能電池。這種電池的負(fù)極是金屬鋰，正極用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代進(jìn)入實(shí)用化。因其具有能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中，如移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等、部分代替了傳統(tǒng)電池。大容量鋰離子電池已在電動(dòng)汽車中試用，將成為21世紀(jì)電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿﹄娫粗?，并將在人造衛(wèi)星、航空航天和儲(chǔ)能方面得到應(yīng)用。
特點(diǎn)
（1） 單體電池工作電壓高達(dá)3.7V，是鎳鎘電池, 鎳氫電池的3倍，鉛酸電池的近2倍，這也是鋰離子動(dòng)力電池比能量高的一個(gè)重要原因。因此組成相同電壓的動(dòng)力電池組時(shí)，鋰離子動(dòng)力電池使用的串聯(lián)數(shù)目會(huì)大大少于鉛酸電池和鎳氫電池。如果動(dòng)力電池中單體電池?cái)?shù)量越多，電池組中單體電池的一致性要求就越高，壽命就越不好做，在實(shí)際使用過(guò)程中電池組有問(wèn)題分析后，一般是其中一、兩個(gè)單體電池出問(wèn)題然后導(dǎo)致整組電池出現(xiàn)問(wèn)題，因此不難理解為什么48V的鉛酸電池比36V的鉛酸電池反饋要高，從這個(gè)角度上講鋰電更適合動(dòng)力電池的使用。例如36V 的鋰電只需要10個(gè)單體，而36V鉛酸電池需要18個(gè)單體電池，即3只12V的電池組，而每只12V的鉛酸電池有六個(gè)單格即六個(gè)單體電池組成。
（2）重量輕，比能量大，高達(dá)150Wh/Kg,是鎳氫電池的2倍，鉛酸電池的4倍, 因此重量是相同能量的鉛酸電池的三分之一到四分之一，從這個(gè)角度講鋰電消耗的資源就少，而且由于錳酸鋰電池中所用元素的儲(chǔ)量比較多，因此相對(duì)鉛酸、鎳氫電池可能會(huì)進(jìn)一步漲價(jià)，鋰離子動(dòng)力電池成本反而是進(jìn)一步降低的。電動(dòng)自行車用鋰離子電池重量為2.2-4公斤，鉛酸電池的重量為12-20公斤，鋰電重量約為鉛酸電池的四分之一到三分之一，比鉛酸電池輕約10公斤（36V，10Ah電池），電池重量減輕了70％,整車總重量至少減輕了20％。加上一般鋰電車都是簡(jiǎn)易款的電動(dòng)自行車，由于電池和整車輕，相同電壓、相同容量的電池行駛里程更長(zhǎng)，普通的電動(dòng)車重量在40公斤以上,而鋰離子動(dòng)力電池電動(dòng)自行車重量在7到26 公斤之間。女士和老年人都可以輕易搬動(dòng),人力騎行也十分輕便，運(yùn)動(dòng)休閑兼得。 （3）體積小，高達(dá)到400Wh/L，體積是鉛酸電池的二分之一到三分之一。提供了更合理的結(jié)構(gòu)和更美觀的外形的設(shè)計(jì)條件、設(shè)計(jì)空間和可能性?，F(xiàn)階段由于鉛酸電池體積、重量的限制，設(shè)計(jì)師們的設(shè)計(jì)思想受到極大約束，導(dǎo)致現(xiàn)階段的電動(dòng)自行車在結(jié)構(gòu)和外觀上“千車一面”、雷同相似、單調(diào)劃一。而鋰離子電池的使用，給設(shè)計(jì)師們提供了展示設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)風(fēng)格的更大空間及條件。當(dāng)然同時(shí)也導(dǎo)致電動(dòng)自行車用鋰離子動(dòng)力電池尺寸多種多樣，不利于鋰動(dòng)力電池行業(yè)的發(fā)展。鋰動(dòng)力電池行業(yè)也需要盡快制定電動(dòng)自行車用鋰離子電池國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，加速在電動(dòng)自行車領(lǐng)域鋰電對(duì)鉛酸電池的替代。當(dāng)然目前鋰電池是在不斷發(fā)展過(guò)程中的不同材料、不同工藝電池的體積有很大的差別，如何統(tǒng)一也是一個(gè)難點(diǎn)。
?。?）循環(huán)壽命長(zhǎng)，循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次。以容量保持60%計(jì)，電池組100%充放電循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到600次以上，使用年限可達(dá)3-5年,壽命約為鉛酸電池的兩到三倍。隨著技術(shù)的革新，設(shè)備的提高，電池的壽命會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)，性價(jià)比會(huì)越來(lái)越高。 （5） 自放電率低，每月不到5%。
?。?）允許工作溫度范圍寬，低溫性能好，鋰離子動(dòng)力電池可在-20℃～+55℃之間工作，尤其適合低溫使用，而水溶液電池(比如鉛酸電池、鎳氫電池)在低溫時(shí)，由于電解液流動(dòng)性變差會(huì)導(dǎo)致性能大大降低。
（7）無(wú)記憶效應(yīng)，所以每次充電前不必像鎳鎘電池、鎳氫電池一樣需要放電，可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行充電。電池充放電深度，對(duì)電池的壽命影響不大，可以全充全放，我們循環(huán)測(cè)試就是全充全放的。
（8）特別適合用于動(dòng)力電池，除了鋰離子電池電壓高之外，由于鋰離子動(dòng)力電池組的保護(hù)板能夠?qū)γ恳粋€(gè)單體電池進(jìn)行高精度監(jiān)測(cè)，低功耗智能管理，具有完善的過(guò)充電、過(guò)放電、溫度、過(guò)流、短路保護(hù)、鎖定自恢復(fù)功能以及可靠的均衡充電功能，大大的延長(zhǎng)了電池的使用壽命。而其他類型電池（比如鉛酸電池）在使用過(guò)程中由于電池一致性、充電器等問(wèn)題，易產(chǎn)生電池過(guò)充、過(guò)放等問(wèn)題（由于成本等各方面的原因，鉛酸電池組內(nèi)不能對(duì)每一個(gè)單體電池進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保護(hù)）。
?。?）無(wú)污染，鋰離子動(dòng)力電池中不存在有毒物質(zhì)，因此被稱為“綠色電池”，國(guó)家重點(diǎn)扶持。而鉛酸電池和鎘鎳電池由于存在有害物質(zhì)鉛和鎘，國(guó)家必然會(huì)加強(qiáng)監(jiān)管和治理（鉛酸電池出口退稅的取消，鉛資源稅的增加，鉛酸電動(dòng)自行車出口的受限），相應(yīng)企業(yè)的成本也會(huì)增加。雖然鋰電池沒(méi)有污染，但從資源節(jié)約的角度考慮。鋰離子動(dòng)力電池的回收，回收中的安全性，回收的成本也都需要考慮。 （10）存在安全隱患；由于鋰離子動(dòng)力電池能量高，材料穩(wěn)定性差，鋰電容易出現(xiàn)安全問(wèn)題，目前世界上知名的手機(jī)和筆記本電腦電池（正極材料為鈷酸鋰和三元材料）生產(chǎn)企業(yè)，日本三洋、索尼等公司要求電池的爆噴率控制在40個(gè)ppb(十億分之一)以下，國(guó)內(nèi)公司能達(dá)到ppm(百萬(wàn)分之一)級(jí)的就已經(jīng)不錯(cuò)了，而動(dòng)力電池的容量是手機(jī)電池容量的上百倍以上，因此對(duì)鋰電的安全性要求極高。雖然鈷酸鋰電池和三元材料的電池具有重量更輕，體積更小等優(yōu)點(diǎn)，但它們是不適合作動(dòng)力電池應(yīng)用于電動(dòng)車的。
(11)價(jià)格高；相同電壓和相同容量的鋰離子動(dòng)力電池價(jià)格是鉛酸的3-4倍。隨著鋰離子動(dòng)力電池市場(chǎng)的擴(kuò)大，成本的降低，性能的提高，以及鉛酸電池價(jià)格的提高，鋰離子動(dòng)力電池的性價(jià)比是有可能超過(guò)鉛酸電池的。
結(jié)構(gòu)
鋰離子動(dòng)力電池通常有兩種外型：圓柱型和長(zhǎng)方型。 電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鋰和二氧化鈷組成的鋰離子收集極及由鋁薄膜組成的電流收集極。負(fù)極由片狀碳材料組成的鋰離子收集極和銅薄膜組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件，以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時(shí)保護(hù)電池不受損壞。
單節(jié)鋰電池的電壓為3.6V，容量也不可能無(wú)限大，因此，常常將單節(jié)鋰電池進(jìn)行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場(chǎng)合的要求。
應(yīng)用
隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對(duì)電源提出了很高的要求。鋰離子動(dòng)力電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。 最早得以應(yīng)用于心臟起搏器中。由于鋰離子動(dòng)力電池的自放電率極低，放電電壓平緩。使得起搏器植入人體長(zhǎng)期使用成為可能。
鋰離子動(dòng)力電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計(jì)算機(jī)，計(jì)算器，照相機(jī)、手表中。
現(xiàn)在，鋰離子動(dòng)力電池大量應(yīng)用在手機(jī)上，可以說(shuō)是最大的應(yīng)用群體。
舉例：
1、作電池組維修代換品有許多電池組：如筆記本電腦上用的那種，經(jīng)維修發(fā)現(xiàn)，此電池組損壞時(shí)僅是個(gè)別電池有問(wèn)題?？梢赃x用合適的單節(jié)鋰電池進(jìn)行更換。
2、制作高亮微型電筒筆者曾用單節(jié)3.6V1.6AH鋰電池配合一個(gè)白色超高亮度發(fā)光管做成一只微型電筒，使用方便，小巧美觀。而且由于電池容量大，平均每晚使用半小時(shí)，至今已用兩個(gè)多月仍無(wú)需充電。
3、代替3V電源。由于單節(jié)鋰電池電壓為3.6V。因此僅需一節(jié)鋰電池便可代替兩節(jié)普通電池，給收音機(jī)、隨身聽(tīng)、照相機(jī)等小家電產(chǎn)品供電，不僅重量輕，而且連續(xù)使用時(shí)間長(zhǎng)。
科學(xué)研究
為了開(kāi)發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對(duì)各種材料進(jìn)行了研究。從而制造出前所未有的產(chǎn)品。比如，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫酰氯電池就非常有特點(diǎn)。它們的正極活性物質(zhì)同時(shí)也是電解液的溶劑。這種結(jié)構(gòu)只有在非水溶液的電化學(xué)體系才會(huì)出現(xiàn)。所以，鋰電池的研究，也促進(jìn)了非水體系電化學(xué)理論的發(fā)展。除了使用各種非水溶劑外，人們還進(jìn)行了聚合物薄膜電池的研究。
21世紀(jì)，科學(xué)家研發(fā)了一種新型的鹽酸鐵鋰離子動(dòng)力電池。磷酸鐵鋰離子動(dòng)力電池可歸納下述特點(diǎn)。 1 高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電（10S）可達(dá)20C；2 高溫時(shí)性能良好：外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃，電池的結(jié)構(gòu)安全、完好；3 即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；4 極好的循環(huán)壽命，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；5 過(guò)放電到零伏也無(wú)損壞；6 可快速充電；7 低成本；8 對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
由于磷酸鐵鋰動(dòng)力電池具有上述特點(diǎn)，并且生產(chǎn)出各種不同容量的電池，很快得到廣泛地應(yīng)用。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有：1 大型電動(dòng)車輛：公交車、電動(dòng)汽車、景點(diǎn)游覽車及混合動(dòng)力車等；2 輕型電動(dòng)車：電動(dòng)自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動(dòng)輪椅等；3 電動(dòng)工具：電鉆、電鋸、割草機(jī)等；4 遙控汽車、船、飛機(jī)等玩具；5 太陽(yáng)能及風(fēng)力發(fā)電的儲(chǔ)能設(shè)備；6 UPS及應(yīng)急燈、警示燈及礦燈(安全性最好)；7 替代照相機(jī)中3V的一次性鋰電池及9V的鎳鎘或鎳氫可充電電池（尺寸完全相同）；8 小型醫(yī)療儀器設(shè)備及便攜式儀器等。
構(gòu)件性能
(1)電池的開(kāi)路電壓 (2)電池的內(nèi)阻
(3)電池的工作電壓
(4)充電電壓 充電電壓是指二次電池在充電時(shí)，外電源加在電池兩端的電壓。充電的基本方法有恒電流充電和恒電壓充電。一般采用恒電流充電，其特點(diǎn)時(shí)在充電過(guò)程中充電電流恒定不變。隨著充電的進(jìn)行，活性物質(zhì)被恢復(fù)，電極反應(yīng)面積不斷縮小，電機(jī)的極化逐漸增高。
(5)電池容量 電池容量是指從電池獲得電量的量，常用C表示，單位常用Ah或mAh表示。容量是電池電性能的重要指標(biāo)。電池的容量通常分為理論容量、實(shí)際容量和額定容量。電池容量由電極的容量決定，若電極的容量不等，電池的容量取決于容量小的那個(gè)電極，但決不是正負(fù)極容量之和。
(6)電池的貯存性能和壽命 化學(xué)電源的主要特點(diǎn)之一是在使用時(shí)能夠放出電能，不用時(shí)能貯存電能。所謂貯存性能對(duì)于二次電池來(lái)說(shuō)為充電保持能力。對(duì)于二次電池，使用壽命時(shí)衡量電池性能好壞的一個(gè)重要參數(shù)。二次電池經(jīng)過(guò)一次充電和放電，稱為一個(gè)周期（或已此循環(huán)）。在一定的充放電制度下，電池容量達(dá)到某一規(guī)定值之前電池能經(jīng)受的充放電次數(shù)稱為二次電池的使用周期。鋰離子動(dòng)力電池具有優(yōu)良的貯存性能和長(zhǎng)的循環(huán)壽命。
?。?）保護(hù)電路 由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和專用保護(hù)集成塊S--8232組成，過(guò)充電控制管 FET2和過(guò)放電控制管FET1串聯(lián)于電路，由保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓并進(jìn)行控制，當(dāng)電池電壓上升至4.2V時(shí)，過(guò)充電保護(hù)管FET1截止，停止充電。為防止誤動(dòng)作，一般在外電路加有延時(shí)電容。當(dāng)電池處于放電狀態(tài)下，電池電壓降至2.55V時(shí)，過(guò)放電控制管FET1截止，停止向負(fù)載供電。過(guò)電流保護(hù)是在當(dāng)負(fù)載上有較大電流流過(guò)時(shí)，控制FET1使其截止，停止向負(fù)載放電，目的是為了保護(hù)電池和場(chǎng)效應(yīng)管。過(guò)電流檢測(cè)是利用場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻作為檢測(cè)電阻，監(jiān)視它的電壓降，當(dāng)電壓降超過(guò)設(shè)定值時(shí)就停止放電。在電路中一般還加有延時(shí)電路，以區(qū)分浪涌電流和短路電流。該電路功能完善，性能可靠，但專業(yè)性強(qiáng)，且專用集成塊不易購(gòu)買(mǎi)，業(yè)余愛(ài)好者不易仿制。 因?yàn)殇囯x子動(dòng)力電池過(guò)充或過(guò)放可能會(huì)導(dǎo)致爆炸并造成人員傷害，所以使用這類電池時(shí)，安全是主要關(guān)心的問(wèn)題。因此，商用鋰離子電池組通常包括象DS2720這樣的保護(hù)電路(圖7)。DS2720提供了可充電鋰離子動(dòng)力電池
所需的所有保護(hù)功能，如：在充電時(shí)保護(hù)電池、防止電路過(guò)流、通過(guò)限制電池的放電電壓延長(zhǎng)電池壽命。
保存方法
鋰離子動(dòng)力電池需充足電后保存。在20℃下可儲(chǔ)存半年以上，可見(jiàn)鋰離子動(dòng)力電池適宜在低溫下保存。曾有人建議將充電電池放入冰箱冷藏室內(nèi)保存，的確是個(gè)好主意。 鋰離子動(dòng)力電池存在自放電現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間保存會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)放電而破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少電池壽命。因此長(zhǎng)期保存的鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)當(dāng)每3~6個(gè)月補(bǔ)電一次，即充電到電壓為3.8~3.9V（鋰電池最佳儲(chǔ)存電壓為3.85V左右）為宜。
注意事項(xiàng)
歸結(jié)起來(lái)，對(duì)鋰離子動(dòng)力電池在使用中的充放電問(wèn)題最重要的提示是：
1、按照標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間和程序充電，即使是前三次也要如此進(jìn)行； 2、當(dāng)出現(xiàn)機(jī)器電量過(guò)低提示時(shí)，應(yīng)該盡量及時(shí)開(kāi)始充電； 3、鋰電池的激活并不需要特別的方法，在機(jī)器正常使用中鋰電池會(huì)自然激活 。如果你執(zhí)意要用流傳的“前三次2小時(shí)長(zhǎng)充電 激活 ”方法，實(shí)際上也不會(huì)有效果。
因此，所有追求12小時(shí)超長(zhǎng)充電和把鋰離子動(dòng)力電池用到自動(dòng)關(guān)機(jī)的做法，都是錯(cuò)誤的。
4 、使用鋰電池注意防火
有許多人或許是從手機(jī)才開(kāi)始熟悉鋰離子動(dòng)力電池的。其實(shí)，它在許多家電中都有使用。毋庸置疑，鋰離子動(dòng)力電池高效、體輕等等優(yōu)點(diǎn)正使其迅速地推廣應(yīng)用開(kāi)來(lái)。
鋰電池具有體輕、高效、耐低溫（－40℃）等優(yōu)點(diǎn)，0．3mm厚、郵票大小的鋰電池可連續(xù)使用5年以上，廣泛應(yīng)用于許多高檔家電和手機(jī)中。
鋰離子動(dòng)力電池不同于現(xiàn)用的錳電池和堿性干電池的氯化鋅和氫氧化鉀水溶電解液，它使用的是有機(jī)溶媒鋰離子動(dòng)力電池正極采用二氧化錳、氟化鉛、氯化亞硫等材料。負(fù)極采用的鋰金屬箔同一般電池負(fù)極使用的氯化鋅相比，離子化傾向強(qiáng)、正負(fù)極電壓差大，這樣提高了鋰離子動(dòng)力電池的工作效能。
但是，鋰離子動(dòng)力電池在使用過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱、燃燒現(xiàn)象，輕者影響主機(jī)使用，重者還會(huì)燒毀主機(jī)引起火災(zāi)。日本已發(fā)生多起因鋰離子動(dòng)力電池發(fā)熱燃燒引起的家庭火災(zāi)事故。
那么鋰離子動(dòng)力電池為什么會(huì)發(fā)熱、燃燒呢？原來(lái)鋰離子動(dòng)力電池中的許多材料與水接觸后，可發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)并釋放出大量熱能導(dǎo)致發(fā)熱、燃燒現(xiàn)象。鋰電池正極的二氧化錳，只沾一小滴水便可出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。鋰電池中的氯化亞硫與水接觸后，在生成鹽酸和二氧化硫的同時(shí)釋放熱能，幾種因素使鋰電池成為生活中的“火種”，因此人們?cè)谑褂娩囯姵貢r(shí)一定要注意防水、防潮濕。各種主機(jī)停用后，應(yīng)取下鋰電池置于干燥、低溫處妥善保管，以預(yù)防和避免因鋰電池使用不當(dāng)而引起家庭火災(zāi)事故的發(fā)生。
過(guò)度充電和過(guò)度放電,將對(duì)鋰電池的正負(fù)極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過(guò)度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過(guò)度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,過(guò)度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去,而使得其中一些鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái).這也是Li-ion電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因.
不適合的溫度,將引發(fā)鋰電內(nèi)部其他化學(xué)反應(yīng)生成我們不希望看到的化合物,所以在有的鋰電正負(fù)極之間設(shè)有保護(hù)性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑。在電池升溫達(dá)一定的情況下，復(fù)合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性，電池內(nèi)阻增大直到斷路，電池不再升溫，確保電池充電溫度正常.
而深充放對(duì)提升鋰電池的實(shí)際容量，專家明確的告訴我，這是沒(méi)有意義的。他們甚至說(shuō)，所謂使用前三次全充放的"激活"，在他們兩位Phd的知識(shí)里，也想不通這有什么必要。然而為什么很多人深充放以后Battery Information里標(biāo)示容量會(huì)發(fā)生改變呢? 后面將會(huì)提到。
最后我對(duì)電池的保養(yǎng)的看法是:
1.不必刻意保證每一次都放完電了再充;
2.一段時(shí)間可做一次保護(hù)電路控制下的深充放以修正電池的電量統(tǒng)計(jì),但這不會(huì)提高你電池的實(shí)際容量。
3.長(zhǎng)期不用的電池,應(yīng)放在陰涼的地方以減弱其內(nèi)部自身鈍化反應(yīng)的速度.
4.保護(hù)電路也無(wú)力監(jiān)控電池的自放電,長(zhǎng)期不用的電池,應(yīng)充入一定的電量以防電池在存貯中自放電過(guò)量導(dǎo)致過(guò)度放電的損壞;
其實(shí)電池沒(méi)有太多要顧及的使用注意，換句話說(shuō)是顧及也沒(méi)有太大用。一個(gè)電池能使用多少次，也許差別更多的來(lái)自電池本身中的個(gè)體差異，而不是使用方法.
