碳酸锂离子电池特点

锂离子电池：是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态;放电时则相反。

　　锂系电池分为锂电池和锂离子电池手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。

　　锂离子电池由日本索尼公司于1990年最先开发成功它是把锂离子嵌入碳(石油焦炭和石墨)中形成负极(传统锂电池用锂或锂合金作负极)正极材料常用LixCoO2,也用LixNiO2，和LixMnO4，电解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯(EC)+二甲基碳酸酯(DMC)。

　　石油焦炭和石墨作负极材料无毒，且资源充足，锂离子嵌入碳中，克服了锂的高活性，解决了传统锂电池存在的安全问题，正极LixCoO2在充、放电性能和寿命上均能达到较高水平，使成本降低，总之锂离子电池的综合性能提高了。

预计21世纪锂离子电池将会占有很大的市场　　1970年，埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂电池组装完成后电池即有电压，不需充电。

锂离子电池(Li-ionBatteries)是锂电池发展而来举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂结晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

[2]　　1982年伊利诺伊理工大学(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。

与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功　　1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。

其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险　　1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压　　1992年日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。

随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌此类以钴酸锂作为正极材料的电池，至今仍是便携电子器件的主要电源　　1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸铁锂(LiFePO4)，比传统的正极材料更具安全性，尤其耐高温，耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。

　　纵观电池发展的历史，可以看出当前世界电池工业发展的三个特点，一是绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子蓄电池、氢镍电池等;二是一次电池向蓄电池转化，这符合可持续发展战略;三是电池进一步向小、轻、薄方向发展。

在商品化的可充电池中，锂离子电池的比能量最高，特别是聚合物锂离子电池，可以实现可充电池的薄形化正因为锂离子电池的体积比能量和质量比能量高，可充且无污染，具备当前电池工业发展的三大特点，因此在发达国家中有较快的增长。

电信、信息市场的发展，特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用，给锂离子电池带来了市场机遇而锂离子电池中的聚合物锂离子电池以其在安全性的独特优势，将逐步取代液体电解质锂离子电池，而成为锂离子电池的主流聚合物锂离子电池被誉为“21世纪的电池”，将开辟蓄电池的新时代，发展前景十分乐观。

　　2015年3月，日本夏普与京都大学的田中功教授联手成功研发出了使用寿命可达70年之久的锂离子电池此次试制出的长寿锂离子电池，体积为8立方厘米，充放电次数可达2.5万次并且夏普方面表示，此长寿锂离子电池实际充放电1万次之后，其性能依旧稳定。

　　钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列：　　(1)正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。

导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔　　(2)隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过　　(3)负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。

　　(4)有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液　　(5)电池外壳——分为钢壳(方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。

　　根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池(LiquifiedLithium-IonBattery，简称为LIB)和聚合物锂离子电池(PolymerLithium-IonBattery，简称为PLB)。

　　锂离子电池(Li--ion)　　可充电锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等现代数码产品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，要保证终止电压精度在±1%之内，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　　手机基本上都是使用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。

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并联在一起组成的电池组锂离子电池的额定电压，因为材料的变化，一般为3.7V，磷酸铁锂(以下称磷铁)正极的则为3.2V。

充满电时的终止充电电压一般是4.2V，磷铁3.65V锂离子电池的终止放电电压为2.75V～3.0V(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，一般为3.0V，磷铁为2.5V)低于2.5V(磷铁2.0V)继续放电称为过放，过放对电池会有损害。

　　钴酸锂类型材料为正极的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)，并可能发生危险;但磷酸铁锂正极材料锂电池，可以以20C甚至更大(C是电池的容量，如C=800mAh，1C充电率即充电电流为800mA)的大电流进行充放电，特别适合电动车使用。

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，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)。

一般常用的充电倍率为0.25C～1C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例一种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1/10-50C(各厂设定值不一，不影响使用)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)。

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