鋰是化學(xué)周期表上直徑最小也最活潑的金屬。體積小所以容量密度高，廣受消費(fèi)者與工程師歡迎?？墒?，化學(xué)特性太活潑，則帶來(lái)了極高的危險(xiǎn)性。鋰金屬暴露在空氣中時(shí)，會(huì)與氧氣發(fā)生激烈的氧化反響而爆破。為了提高安全性及電壓，科學(xué)家們發(fā)明了用石墨及鈷酸鋰等材料來(lái)貯存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu)，形成了奈米等級(jí)的細(xì)小貯存格子，可用來(lái)貯存鋰原子。這樣一來(lái)，即使是電池外殼決裂，氧氣進(jìn)入，也會(huì)因氧分子太大，進(jìn)不了這些細(xì)小的貯存格，使得鋰原子不會(huì)與氧氣接觸而避免爆破。鋰離子電池的這種原理，使得人們?cè)谌〉盟呷萘棵芏鹊囊黄?，也到達(dá)安全的目的。

 

 

 

鋰離子電池充電時(shí)，正極的鋰原子會(huì)損失電子，氧化為鋰離子。鋰離子經(jīng)由電解液游到負(fù)極去，進(jìn)入負(fù)極的貯存格，并取得一個(gè)電子，還原為鋰原子。放電時(shí)，整個(gè)程序倒過(guò)來(lái)。為了避免電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會(huì)再加上一種擁有很多細(xì)孔的隔閡紙，來(lái)避免短路。好的隔閡紙還能夠在電池溫度過(guò)高時(shí)，自動(dòng)封閉細(xì)孔，讓鋰離子無(wú)法穿越，以自廢武功，避免危險(xiǎn)發(fā)作。

 

維護(hù)措施

 

鋰電池電芯過(guò)充到電壓高于4.2V后，會(huì)開(kāi)端發(fā)生副作用。過(guò)充電壓愈高，危險(xiǎn)性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后，正極材料內(nèi)剩余的鋰原子數(shù)量不到一半，此刻貯存格常會(huì)垮掉，讓電池容量發(fā)生永久性的下降。假如繼續(xù)充電，因?yàn)樨?fù)極的貯存格現(xiàn)已裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬會(huì)堆積于負(fù)極材料外表。這些鋰原子會(huì)由負(fù)極外表往鋰離子來(lái)的方向長(zhǎng)出樹(shù)枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會(huì)穿過(guò)隔閡紙，使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)作前電池就先爆破，這是因?yàn)樵谶^(guò)充進(jìn)程，電解液等材料會(huì)裂解發(fā)生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲決裂，讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極外表的鋰原子反響，從而爆破。因而，鋰電池充電時(shí)，一定要設(shè)定電壓上限，才能夠一起兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。最抱負(fù)的充電電壓上限為4.2V。

 

鋰電芯放電時(shí)也要有電壓下限。當(dāng)電芯電壓低于2.4V時(shí)，部分材料會(huì)開(kāi)端被破壞。又因?yàn)殡姵貢?huì)自放電，放愈久電壓會(huì)愈低，因而，放電時(shí)最好不要放到2.4V才停止。鋰電池從3.0V放電到2.4V這段期間，所釋放的能量只占電池容量的3%左右。因而，3.0V是一個(gè)抱負(fù)的放電截止電壓。

 

充放電時(shí)，除了電壓的約束，電流的約束也有其必要。電流過(guò)大時(shí)，鋰離子來(lái)不及進(jìn)入貯存格，會(huì)聚集于材料外表。這些鋰離子取得電子后，會(huì)在材料外表發(fā)生鋰原子結(jié)晶，這與過(guò)充一樣，會(huì)形成危險(xiǎn)性。如果電池外殼決裂，就會(huì)爆破。