锂離子動力電池基本知識
锂離子動力電池是目前比較環保的新能源電池之一，我們從锂離子動力電池材料、結構、分類、使用環境溫度和優缺點這幾方面來深入理解锂離子電池。
1、锂離子動力電池材料項目
目前較爲常用的锂電池材料有鑽酸锂、鎳酸锂以及錳酸锂。用得最多的材料是鑽酸锂，循環性能好，制造也方便，缺點是鑽化合物價格較貴。鎳酸锂的因爲性質不穩定，制造困難，通常用得較多的是鑽酸锂摻雜鎳的化合物，又稱鎳鑽酸锂。錳酸锂也是非常好的材料，在高溫下錳酸锂的衰減比較快等諸多原因，目前應用多數還停留在實驗室階段。
磷酸鐵锂電池的磷酸基正極材料依其超長的循環壽命，極好的安全性能，較好的高溫性能，極其低廉的價格，而且低溫性能和倍率放電已經可以達到鑽酸锂的水平等，使其成爲最有希望的動力電池材料。
2、锂離子動力電池的結構
電池一般包括：正極（positive）、負極（negative）、電解質（electrolyte）、隔膜（separator）、正極引線（positivelead）、負極引線（negativeplate）、中心端子、絕緣材料（insulator）、安全閥（safetyvent）、密封圈（gasket）、PTC（正溫度控制端子）、電池殼。一般大家較關心正極、負極、電解質。
3、锂離子動力電池分類
（1）按照電池外形
圆柱形锂離子電池：目前主要为18650（直径18mm，长度65mm）和26650（直径26mm，长度65mm）两种型号，主要应用于笔记本和电动工具领域；
方形锂離子電池：种类较多，主要应用于手机、数码相机等领域；
扣式锂離子電池：可满足计算机、摄像机等对高比容量和薄型化的要求；
（2）按使用溫度
高温锂離子電池：主要应用于军工、航天等领域，民用领域主要是汽车的GPS领域；
常温锂離子電池：目前商业化的锂離子電池基本丢只能在-20~45℃范围内工作；
低温锂離子電池：目前商业化的锂離子電池基本丢只能在-40~55℃范围内工作；
（3）按電解質的狀態
液态锂離子電池：电解质为有机溶剂+锂盐；
聚合物锂離子電池：聚合物的基体主要为HFP-PVDF、PEO、PAN和PMMA等；
全固态锂離子電池：还处在实验阶段；
（4）按外殼材質
钢壳锂離子電池：密封性较好；
铝壳锂離子電池：质量轻；
铝塑膜锂離子電池：电池生产工艺简单，电池的质量比能量高；
（5）按正極材料分類
鑽酸锂電池：應用最廣，振實密度高，比能量高，電壓平台穩，但是原來貴，對環境有汙染，安全性差；
錳酸锂：三維隧道的結構，锂離子可以可逆地從尖晶石晶格中脫嵌，不會引起結構的塌陷，因而具有優異的倍率性能和穩定性。環境友好，但能量密度低、高溫性能大；
磷酸鐵锂電池：比表面积大，能量密度高，循环性能好，材料批量化生产很难达到较高的一致性，低温放电性能不好；
（6）按負極材料分類
石墨：電導性好，結晶度高，具有良好的層狀結構適合Li的脫嵌，容量在300mAh/g以上，充放電效率90%以上，良好的充放電平台；
軟碳：結晶度低，晶粒尺寸小，與電解液相容性好，輸出電壓低，無明顯充放電平台，不可逆容量較高，基本沒商業化；
硬碳：Li嵌入不會引起膨脹，又良好的充放電循環性能，較高的比容量，可達到400mAh/g以上，並且低溫性能好，是理想的電動汽車電池負極材料，日本已經商業化；
钛酸锂：“零應變”材料，電位較高不會形成锂枝晶，目前研究較熱，但由于脹氣問題至今未得到大規模應用；
矽基：超高的比容量，但由于粉化問題，無法真正使用，仍處于實驗室研究階段；
4、锂離子動力電池使用的環境溫度
目前锂離子動力電池使用的環境溫度最低-40℃，最高70℃；而溫度範圍爲-40℃——50℃，-20℃——60℃；
不同温度下，锂離子電池放电能力和放电容量也会不同，一般说在常温下放电性能是最好的，其他高温或是低温，放电性能都会降低。
5、锂離子動力電池優點與不足
锂離子動力電池優點
a、電壓高：單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V（電芯電壓最高可充到4.2V），是Ni-Cd、Ni-H電池的3倍。
b、比能量大：目前能達到的實際比能量爲555Wh/kg左右，即材料能達到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。
c、循環壽命長：一般均可達到500次以上，甚至1000次以上，磷酸鐵锂的可以達到2000次以上。對于小電流放電的電器，電池的使用期限，將倍增電器的競爭力。
d、安全性能好：無公害，無記憶效應.作爲Li-ion前身的锂電池，因金屬锂易形成枝晶發生短路，縮減了其應用領域：Li-ion中不含镉、鉛、汞等對環境有汙染的元素：部分工藝（如燒結式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病爲“記憶效應”，嚴重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。
e、自放電小：室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月後的自放電率爲2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。
f、可快速充放電：充電30分鍾容量可以達到標稱容量的80%以上，現在磷鐵電池可以達到10分鍾充電到標稱容量的90%。
g、工作溫度範圍高：工作溫度爲-25~55°C，隨著電解液和正極的改進，期望能擴寬到-40~70°C。
锂離子動力電池缺點：
a、衰老：与其它充电电池不同，锂離子電池的容量会缓慢衰退，与使用次数无关，而与温度有关。可能的机制是内阻逐渐升高，所以，在工作电流高的电子产品更容易体现。用钛酸锂取代石墨似乎可以延长寿命。
儲存溫度與容量永久損失速度的關系：
| 充電電量 | 儲存溫度0℃ | 儲存溫度25℃ | 儲存溫度40℃ | 儲存溫度60℃ |
| 40%~60% | 2%/年 | 4%/年 | 15%/年 | 25%/年 |
| 100% | 6%/年 | 20%/年 | 35%/年 | 80%/6月 |
b、不耐受過充：過充電時，過量嵌入的锂離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導致電池壽命短及産氣造成氣鼓。
c、不耐受過放：過放電時，電極脫嵌過多锂離子，可導致晶格坍塌，從而縮短壽命及産氣造成氣鼓。
d、需要多重保护机制：由于错误使用会减少寿命，甚至可能导致爆炸，所以，锂離子電池设计时增加了多种保护机制。
保護電路：防止過充、過放、過載、過熱。
排氣孔：避免電池內部壓強過大。
隔膜特性：有較高的抗穿刺強度，防止內部短路；在電池內部溫度過高時還能融化，阻止锂離子通過，阻滯電池反應，升高內阻（至2kQ）。
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