锂电池基础知识

锂电池基础知识

目 录

一、前 言
二、锂离子电池的分类及性能指标
三、锂离子电池的优缺点
3.1 锂离子电池的优点
3.2 锂离子电池的缺点
四、锂离子电池工作原理
4.1 锂离子电芯工作原理
4.2 保护电路工作原理
五、锂离子电池的发展方向

一、前 言

自 1958 年美国加州大学的一名研究生提出了锂、钠等活泼金属做电池负极的设想后，人们开始了对锂电池的研究。当锂电极被碳材料代替时，即开始了锂离子电池的工业化革命。锂离子电池的研究始于 1990 年日本 Nagoura 等人研制成以石油焦为负极，以钴酸锂为正极的锂离子电池；同年日本 Sony 和加拿大Moli 两大电池公司宣称将推出以碳为负极的锂离子电池。与其他充电电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点。作为一类重要的化学电池，锂离子电池由手机、笔记本电脑、数码相机及便携式小型电器所用电池和潜艇、航天、航空领域所用电池，逐步走向电动汽车领域。在全球能源与环境问题越来越严峻的情况下，交通工具纷纷改用储能电池为主要动力源，锂离子电池被认为是高容量、大功率电池的理想之选。

二、锂离子电池的分类及性能指标
锂离子电池可以应用到各种领域中，因此，其类型也同样具有多样性。按照外形分，目前市场上的锂离子电池主要有三种类型，即纽扣式、方形和圆柱形，如下图所示：

圆柱形的型号用 5 位数表示，前两位数表示直径，第三、四位数表示高度。
例如：18650 型电池，表示其直径为 18mm，高度为 65mm。方形的型号用 6 位数表示，前两位为电池的厚度，中间两位为电池的宽度，最后两位为电池的长度，例如 083448 型，表示厚度为 8mm，宽度为 34mm，长度为 48mm。

  按照锂离子电池的电解质形态分，锂离子电池有液态锂离子电池和固态（或干态）锂离子电池两种。固态锂离子电池即通常所说的聚合物锂离子电池，是在液态锂离子电池的基础上开发出来的新一代电池，比液态锂离子电池具有更好的安全性能，而液态锂离子电池即通常所说的锂离子电池。


  电池的外形尺寸、重量是锂离子电池的一项重要指标，直接影响电池的特性。而锂离子电池的电化学特性主要包括以下几个方面：


  额定电压：商品化的锂离子电池额定电压一般为 3.7V，工作时电压范围一般为 4.2V～3.0V，也有下限终止电压设定为其他值的，如 3.1V。
   额定容量：是指按照 0.2C 恒流放电至终止电压时所获得的容量。
   1C 容量：是指按照 1C 恒流放电至终止电压所获得的容量。1C 容量一般较额定容量小，其差值越小表明电池的电流特性越好，负载能力越强。
   高低温性能：锂离子电池高温可达+55℃，低温可达-20℃。在此环境温度区间下，电池容量可达额定容量的 70%以上。
   荷电保持能力：电池在充满电后开路搁置 28 天，然后按照 0.2C 放电所获得的容量与额定