锂电池基础知识

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1、锂电池基本知识锂是一种金属元素，其化学符号为Li（其英文名为lithium）,是一种银白色、十分柔软、化学性能活泼 的金属，在金属中是最轻的。它除了应用于原子能工业外，可制造特种合金、特种玻璃（电视机上用的荧光屏 玻璃）及锂电池。在锂电池中它用作电池的阳极。锂电池也分成两大类：不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能 一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能（或者还原性能极差）。而可充电的电池称为二次性电池（也称 为蓄电池）。它能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的，如电能化 学能锂电池的主要特点。灵巧型便携式电子产品要求尺寸小

2、重量轻，但电池的尺寸及重量与其它电子元器件 相比往往是最大的最重的。例如，想当年的“大哥大”是相当“粗大、笨重”，而今天的手机是如此的轻巧。 其中电池的改进是起了重要作用的：过去是镍镉电池，现在是锂离子电池。锂电池的最大特点是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用 Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；kg是千克（重量单位），L是升（体积单位）。这 里举一个例来说明：5号镍镉电池的额定电压为1 2V ,其容量为800mAh ,则其能量为 0 96Wh（l 2VX0 8Ah）。同样尺寸的5号锂一二氧化锰电池的额定电压为3V,其容量为12

3、00mAh,则其能 量为3 6Wh。这两种电池的体积是相同的，则锂一二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的375倍！ 一节5号镍 镉电池约重23g，而一节5号锂一二氧化锰电池约重18g。一节锂一二氧化锰电池为3V,而两节镍镉电池才 2 4V。所以采用锂电池时电池数量少（使便携式电子产品体积减孝重量减轻），并且电池的工作寿命长。另外,锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等 优点。锂电池的缺点是价格昂贵，所以目前尚不能普遍应用，主要应用于掌上计算机、PDA、通信设备、照相机、 卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加，锂电池的价格将

4、会不断地下降， 应用上也会更普遍。不可充电的锂电池有多种，目前常用的有锂二氧化锰电池、锂亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。 本文仅介绍前两种最常用的。1、 锂一二氧化锰电池（Li Mn02）锂一二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极，并采用有 机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高，额定电压为3V（是一般碱性电池的2倍）；终止放 电电压为2V；比能量大（见上面举的例子）；放电电压稳定可靠；有较好的储存性能（储存时间3年以上）、自 放电率低（年自放电率W2%）；工作温度范围一20C+ 60C。该电池可以做成不同的外形以满足不同要求， 它有长方形、圆柱形及纽扣形（扣式）。圆柱形

5、的也有不同的直径及高度尺寸。这里列举大家较熟悉的1（尺 寸代码D）、2#（尺寸代码C）及5#（尺寸代码AA）电池的主要参数。CR表示为圆柱形锂一二氧化锰电池；五 位数字中，前两位表示电池的直径，后三位表示带一位小数的高度。例如，CR14505，其直径为14mm，高度为 50 5mm（这种型号是通用的）。这里要指出的是不同工厂生产的同型号的电池其参数可能有些差别。另外，标准放电电流值是较小的，实际放电电流可以大于标准放电电流，并且连续放电及脉冲放电的允 许放电电流也不同，由电池厂提供有关数据。例如，力兴电源公司生产的CR14505给出最大连续放电电流为 1000mA，最大脉冲放电电流可达2500

6、mA。照相机中用的锂电池多半是锂一二氧化锰电池。这里将照相机中 常用的锂一二氧化锰电池列入表2,供参考。纽扣式（扣式）电池尺寸较小，其直径为12 524 5mm，高度 为1 65 0mm。几种较常用的扣式电池如表3所示。CR为圆柱形锂一二氧化锰电池，后四位数字中前两 位为电池的直径尺寸，后两位为带小数点的高度尺寸。例如，CR1220的直径为12 5mm（不包括小数点后的数）， 其高度为2 0mm。这种型号表示方法是国际通用的。这种扣式电池常用于时钟、计算器、电子记事本、照 相机、助听器、电子游戏机、IC卡、备用电源等。2、锂一亚硫酰氯电池（Li S0C12）锂一亚硫酰氯电池是比能量最高的一种，

7、目前可达到500Wh/kg或 1000Wh/L的水平。它的额定电压是3 6V,以中等电流放电时具有极其平坦的3 4V放电特性（可在90%容 量范围内平坦地放电，保持不大的变化）。电池可以在一40C+ 85C范围内工作，但在一40C时的容量约为 常温容量的50%。自放电率低（年自放电率W1%）、储存寿命长达10年以上。以1#（尺寸代码D）镍镉电池 与1#锂一亚硫酰氯电池的比能量作一个比较：1#镍镉电池的额定电压为1 2V,容量为5000mAh； 1#锂一 亚硫酰氯的额定电压为3 6V,容量为10000mAh,则后者的比能量比前者大6倍！应用注意事项上述两种锂 电池是一次性电池，不可充电（充电时有

8、危险!）；电池正负极之间不可短路；不可以过大电流放电（超过最大 放电电流放电）；电池使用至终止放电电压时，应从电子产品中及时取出；用完的电池不可挤压、焚烧及拆卸； 不可超过规定温度范围使用。 由于锂电池的电压高于普通电池或镍镉电池，使用时不要搞错以免损坏电路。 通过熟悉型号中的CR、ER就可以知道它的种类及额定电压。在购买新电池时，一定要按原来的型号来买，否 则会影响电子产品性能.可充电锂离子电池 可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池，但它较为“娇气”，在使用中不可过充、过放（会损 坏电池或使之报废）。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。 锂离子电池充电要 求很高

9、，要保证终止电压精度在1%之内，目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC,以保证 安全、可靠、快速地充电。现在手机已十分普遍，手机中一部分是镍氢电池，但灵巧型的手机则是锂离子电池。正确地使用锂离子 电池对延长电池寿命是十分重要的。锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池，它根据不同的电子产品的要 求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，并且有由几个电池串联在一起组成的电池组。锂离子电池 的额定电压为3.6V（有的产品为3.7V）。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的 4.2V；阳极材料为焦炭的4.1V。不同阳极材料的内阻也不同，焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也

10、略有差别， 如图1所示。一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。现在使用的大部分是4.2V的，锂离子电池的终 止放电电压为2.5V2.75V（电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同）。低于终止放 电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害。锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间（内部会产生较高的温度而损耗能 量）。因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中应小于最大放电电流。 锂离子电池对温度有一定要求， 工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围。 锂离子电池对充电的要求是很高的，它要求精密 的充电电路以保证充电的安全。终止充电电压精度

11、允差为额定值的±1%（例如:充4.2V的锂离子电池，其 允差为±0.042V），过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建 议，并要求有限流电路以免发生过流（过热）。一般常用的充电率为0.25C1C（C是电池的容量，如C=800mAh， 1C充电率即充电电流为800mA）。在大电流充电时往往要检测电池温度，以防止过热损坏电池或产生爆炸。锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电，其充电特性如图2所示。 这是一种800mAh容量的电池，其终止充电电压为4.2V。电池以800mA（充电率为1C）恒流充电，开始时电池 电压

12、以较大的斜率升压，当电池电压接近4.2V时，改成4.2V恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电 电流降为1/10C（约80mA）时，认为接近充满，可以终止充电（有的充电器到1/10C后启动定时器，过一定时间 后结束充电）。 锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时，会造成电池的损坏或降低使用 寿命。应用注意事项: 锂离子电池应用注意事项除与上述不可充电的锂电池相同外，在充电方面还应注意以下几点：1. 锂离子电池有4.1V及4.2V终止充电的不同品种，因此在充电时注意的是4.1V的电池不能用4.2V 的充电器充电，否则会有过充的危险（4.1V与4.2V的充电器用的充电器IC是不同的

13、!）。2. 对电池充电时，其环境温度不能超过产品特性表中所列的温度范围。3. 不能反向充电。4. 不能用充镍镉电池的充电器（充三节镍镉电池的）来充锂离子电池（虽然额定电压一样，都是3.6V）， 但充电方式不同，容易造成过充。在放电方面应注意以下几点：1. 锂离子电池放电电流不能超过产品特性表中给出最大放电电流。放电电流较大时，会产生较高的温 度（损耗能量），减少放电时间，若电池中无保护元件会产生过热而损坏电池。2. 不同温度下放电曲线是不同的，如图5 所示。从图中可以看出，在不同的温度下，其放电电压及放 电时间也不同。在-20 C放电时情况最差。在贮存方面：1. 电池若长期贮存，要保持在 50

14、%放电态。2. 电池应保存在低温、干燥坏境中。3. 要远离热源，也不要置于阳光直射的地方。Li-MnO2 电池的检验 #15 检验程序可根据用户而变化，但一般包括：a）外观检验b）尺寸检验c）开路电压检验（检出异常：零电压低电压高电压；电压表：阻抗三100kQ/V,精度三0.5级）d）负载电压检验（检查电池的良好工作和钝化状态）e）放电检验（评价电池的容量： C = I×t （mAh）二次锂电池的优势是什幺?1. 高的能量密度 2. 高的工作电压 3. 无记忆效应 4. 循环寿命长 5. 无污染 6. 重量轻 7. 自放电 小锂聚合物电池具有哪些优点?1.无电池漏液问题,其电池内部不

15、含液态电解液，使用胶态的固体。2.可制成薄型电池:以3.6V400mAh 的容量,其厚度可薄至 0.5mm。 3. 电池可设计成多种形状 4. 电池可弯曲变形：高分子电池最大可弯曲900 左右 5. 可制成单颗高电压：液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池由于本身无液 体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压。 7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍IEC规定锂电池标准循环寿命测试为：电池以0.2C放至3.0V/支后1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电 流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V（一个循环）反复循环500次后容量应在初容量的60%以上国家标 准规定锂电

16、池的标准荷电保持测试为（IEC无相关标准）.电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后，以 1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后，再以0.2C放电至2.75V计算放电容 量什么是二次电池的自放电？不同类型电池的自放电率是多少？ 自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般 而言,自放电主要受制造工艺,材料,储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言, 电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用, BYD 常 规电池要求储存温度范围为-2045。电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象。 IEC 标准规定镍镉及镍氢电池充满 电后，在温度为20度湿度为65%条件下，开路搁置28天，0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15