锂离子电池可逆与不可逆生热特性研究

一、锂离子电池简介

一、锂离子电池简介 锂离子电池是一种二次电池，俗称“锂电”，其发展最早始于十九世纪60~70 年代的世界石油危机时期，在1990年由日本Sony 能源公司和意大利Moli 能源公司率先开发出以碳材料为负极、以钴酸锂为正极的锂离子电池。这种电池分别用能够可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负电极材料，依靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作，因其独特的机理而被形象地称为“摇椅式电池”。 图1 锂离子电池工作原理 为了满足便携电子设备小型化、轻量化发展需求，锂离子电池自大规模商用化以来，凭借其放电电压高、能量密度高和循环寿命长等优势，近年来逐渐取代了铅酸、镍镉、镍氢等传统二次电池，担负着电子设备用小型二次电池的主要角色。随着市场的多元化，使其市场容纳量越来越扩大，而且期待其大规模应用于电动汽车、储能电站等用途方面，其应用领域主要有以下三个方面： (1)便携电源 作为用电器上的便携式电源已被广泛的应用于摄像机、录音机、随身听、移动电话、笔记本电脑、便携式测量仪器、小型医疗仪器、机器人等小型轻量化电子装置以及电动玩具、电动剃须刀、小手电等日用电器中，正在逐步地替代传统电源。这些小型用电器的品种在不断的出现、用户在不断地增加，有专家认为：锂离子电池技术将成为21世纪具有战略意义的军、民两用技术。 (2)动力电源 随着世界能源紧张、传统能源（油、煤）使用所造成的环境污染

加重，而急需“环保型能源”代替；于是，太阳能、风能、潮汐能的开发相继问世，这些清洁能源有一个共同特点，即为其动力来源在时间上不连续，因而必须在其高峰期将所产生的电能储存下来，以便低峰时使用。因此大容量的二次电池便成为清洁能源的重要组件；大容量的二次电池也成为电动汽车的理想动力源，并且在航空、航天、航海中有广泛的用处。 (3)军用电源 战争由机械化→自动化→信息化→向信息中心战的方向发展，军用电源的便携性、功率性能、能量密度、使用寿命、可靠性等方面，是军事通讯设备、观察与侦察设备、制导兵器、军用计算机及模拟演练系统所用电源必须的要求。目前，锂离子电池除了用在军事通讯外，也用在一些武器系统中，如∶美国、德国、英国研制的单兵系统中、日本正在建造电动潜艇中均采用了锂离子电池。 作为军用电池，除其环境适应性有苛刻的要求外，还要有尽可能简单地进行后勤补给。锂离子电池及其向前发展的产品在军事应用方面具有无可比拟的优越性。 图2 全球锂电池产值增长趋势（来源于IIT） 二、锂离子电池正极材料 锂离子电池的输入输出性能主要取决于电池内部材料的结构和 性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正负极材料的选择和质量直接决定了电化学体系特性与电池性能。因此高性能、高安全的正负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。正极材料是锂电池中最为关键的原材料，它决定了电池的安全性能和电池

锂离子特性标准

锂离子电池特性 锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。体积小所以容量密度高，广受消费者与工程师欢迎。但是，化学特性太活泼，则带来了极高的危险性。锂金属暴露在空气中时，会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成了奈米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入，也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理，使得人们在获得它高容量密度的同时，也达到安全的目的。 锂离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子，氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去，进入负极的储存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。 保护措施 锂电池芯过充到电压高于4.2V后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于4.2V后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜 纸，使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为4.2V。 锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V才停止。锂电池从3.0V放电到2.4V这段期间，所释放的能量只占电池容量的3%左右。因此，3.0V是一个理想的放电截止电压。 充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面。这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一电池外壳破裂，就会爆炸。 因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保护板主要就是提供这三项保护。但是，保护板的这三项保护显然是不够的，全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性，必须对电池爆炸的原因，进行更仔细的分析。 爆炸类型分析 电池芯爆炸的类形可归纳为外部短路、内部短路、及过充三种。此处的外部系指电芯的外部，包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。 当电芯外部发生短路，电子组件又未能切断回路时，电芯内部会产生高热，造成部分电解液汽化，将电池外壳撑大。当电池内部温度高到135摄氏度时，质量好的隔膜纸，会将细孔关闭，电化学反应终止或近乎终止，电流骤降，温度也慢慢下降，进而避免了爆炸发生。但是，细孔关闭率太差，或是细孔根本不会关闭的隔膜纸，会让电池温度继续升高，更多的电解液汽化，最后将电池外壳撑破，甚至将电池温度提高到使材料燃烧并爆炸。

锂电池特点和结构介绍

东莞市钜大电子有限公司 锂电池特点和结构介绍 笔者：I_know_i_ask 锂离子电池的介绍 (2) 锂电池的特点 (2) 锂电池的内部结构 (3) 锂电池的充放电要求 (4) 锂电池的保护电路 (5) 简易充电电路 (6) 单节锂电池的应用举例 (7)

紧随社会的进步，数码产品的普遍，锂电池也逐步被人们所重视广泛应用于数码产品和高端的仪器产品中作为重要的电能供能源；认识锂电池也不可少，笔者归纳了一下几点与大家共分享 锂离子电池的介绍 锂电池的特点 1、具有更高的重量能量比、体积能量比； 2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电 池的串联电压； 3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；

4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电； 5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次； 6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时； 7、可以随意并联使用； 8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池； 9、成本高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。 锂电池的内部结构 锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。 电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。 单节锂电池的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。

锂离子电池的特点

锂离子电池的特点 锂离子电池发展迅速?应用广泛,这与其固有的特点是密切相关的?与其他可充式电池相比,锂离子电池的比能量现已提高到 110W·h/kg和270W·h/L,是铅酸电池的6倍,是Cd-Ni电池的近2.5倍,是MH-Ni电池的1.8倍?锂离子电池的月自放电率已降低到6%,远比Cd-Ni电池(月自放电率25%～30%)和MH-Ni电池(月自放电率30%～40%)低得多?在可充式电池中,锂离子电池的工作电压最高,一般为3.6V,而铅酸电池为2.0V,Cd-Ni电池和MH-Ni电池均为1.2V左右?另外,锂离子电池没有记忆效应,而Cd-Ni?MH-Ni等可充式电池有记忆效应，对比数据详见下表： 目前,锂离子动力电池的市场价格已经在逐步下降,每千瓦单价为600元左右,远低于超级电容和燃料电池的价格,已经具备较强的市场竞争能力?从上表可以看出,锂离子电池与其他可充式电池相比具有优异的特性,在便携式计算机?移动通信?摄像机?电动工具?医用电子

器件?不停电电源?家用电器?电动汽车及航空航天仪器设备等民用及军用领域显示了广泛的应用前景? 如今,其应用除了向小体积?轻质量的微型装置领域发展外,也逐渐开始向大型电动设备等领域延伸?高能?轻量?低成本?使用寿命长及无污染是锂离子电池巨大的优势,它将是继镍氢?镍镉电池之后,在今后相当长一段时间内市场前景最好?发展最快的一种绿色二次化学能源,也是现阶段世界上公认的综合性能最为优异的新型二次电池?要使锂离子动力电池在安全的条件下,提供强大而持久的电能,主要应该解决以下三大关键技术: (1)活化技术; (2)热控及阻燃技术; (3)控制及管理技术? 解决第一条核心技术的方法主要是通过掺杂改性去实现?解决第二条核心技术的方法主要是通过改进所需材料的结构及性能去实现?而解决第三条核心技术的方法主要是通过传感技术?电子控制技术等去实现?通过以上三方面的技术改进,就能使锂离子动力电池的性能得到很大提高?

锂离子电池简介

锂离子电池简介 2017-02 1.锂离子电池原理 充电的时候，在外加电场的影响下，正极材料LiCoO2中的锂元素脱离出来，变成带正电荷的锂离子（Li+），在电场力的作用下，从正极移动到负极，与负极的碳原子发生化学反应，生成LiC6，于是从正极跑出来的锂离子就很“稳定”的嵌入到负极的石墨层状结构当中。从正极跑出来转移到负极的锂离子越多，电池可以存储的能量就越多。 放电的时候刚好相反，内部电场转向，锂离子（Li+）从负极脱离出来，顺着电场的方向，又跑回到正极，重新变成钴酸锂分子（LiCoO2）。从负极跑出来转移到正极的锂离子越多，这个电池可以释放的能量就越多。 在每一次充放电循环过程中，锂离子（Li+）充当了电能的搬运载体，周而复始的从正极→负极→正极来回的移动，与正、负极材料发生化学反应，将化学能和电能相互转换，实现了电荷的转移，这就是“锂离子电池”的基本原理。由于电解质、隔离膜等都是电子的绝缘体，所以这个循环过程中，并没有电子在正负极之间的来回移动，它们只参与电极的化学反应。

2.锂离子电池构成 锂离子电池内部需要包含几种基本材料：正极活性物质、负极活性物质、隔离膜、电解质。 正负极需要活性物质，是为了更容易参与化学反应，从而实现能量转换。正负极材料不但要活泼，还需要具有非常稳定的结构，才能实现有序的、可控的化学反应。一般选用锂的金属氧化物，如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等材料。负极通常选择石墨或其他碳材料做活性物质。 电解质是锂离子传导的介质，要求锂离子电导率要高，电子电导率要小（绝缘），化学稳定性要好，热稳定性要好，电位窗口要宽。人们找到了由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、和必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的电解质。有机溶剂有PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC （碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等材料。电解质锂盐有LiPF6，LiBF4等材料。 隔离膜则是为了阻止正负极材料直接接触，防止内短路。隔离膜需要具有良好的离子通过性，让锂离子可以自由通过，同时又是电子的绝缘体，以实现正负极之间的绝缘。目前市场上的隔膜主要有单层PP，单层PE，双层PP/PE，三层PP/PE/PP 复合膜等。 除了以上材料外，一个完整的锂离子电池还包括绝缘片、盖板、泄压阀、壳体（铝，钢，复合膜等），以及其他一些辅助材料。 3.锂离子电池参数 1）容量 电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，容量分为额定容量、实际容量，容量的单位为mAh或Ah。额定容量是指满充的锂离子电池在实验室条件下（比较理想的温湿度环境），以某一特定的放电倍率（C-rate）放电到截止电压时，所能够提供的总的电量。实际容量一般都不等于额定容量，它与温度、湿度、充放电倍率等直接相关。一般情况下，实际容量比额定容量小一些。

锂电池的特点与特性

锂电池的特点与特性（聚合物） 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(Liquified Lithium-Ion Battery，简称为LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium-Ion Battery, 简称为PLB)或塑料锂离子电池(Plastic Lithium Ion Batteries, 简称为PLB)。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用液体电解质，聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物凝胶电解质。那聚合物锂电池的特性有哪些?下面和中美通用电池公司一起来了解下。 1、单体电池的工作电压高 聚合物锂电池的工作电压在3.6V，是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍。 2、比能量高。 聚合物电池比能量目前已达140Wh/kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍。 3、自放电小,在放置很长时间后其容量损失也很小。 4、循环寿命长。 目前聚合物锂电池循环寿命已达1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他几种二次电池。 5、重量轻 聚合物锂电池重量较同等容量规格的钢壳锂电池轻40%，较铝壳锂电池轻20%。 6、形状可定制 制造商不用局限于标准外形，能够经济地做成合适的大小。聚合物电池可根据客户的需求增加或减少电芯厚度，开发新的电芯型号，价格便宜，开模周期短，有的甚至可以根据手机形状量身定做，以充分利用电池外壳空间，提升电池容量。 7、内阻小 聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电。

锂电池性能测试简介

锂电池性能测试简介 充电及低公害。 各种先进电池中最被重视的商品化电池。所以在此以介绍锂离子电池为主。 可从 压 例。 止电压)又有[CV]的精准。 2.C-V曲线 C-V曲线是描充电池在充电、放电过程中电压及电容量间的关系。充电曲线能让工程师了解如何设计电池充电器，而放电曲线能使工程师在设计电路时正确的掌握电池的特性。例如最佳的工作电压、不同温度C-rate下的电池电容量。

我们也可从电池目前的电压对照C-V曲线：以斜率大小负值概略估算电池的残存容量(Residual Capacity)。因此C-V曲线是了解电池的重要工具。 2、分电池(Cell)性能测试 已组装之分电池，俗称单位电池（以下简称电池）。 在组装后静置8-12小时后为让电解液充份浸润极板，即依下列程序进行测试作 2.） 锂离子电池的化成：除了是使电池作用物质藉第一次充电转成正常电化学作用 钝化膜在锂离子电池的电化 商除将材 料及制程列为机密外化成条件也被列为该公司电池制造的重要机密。 相同于极板测试：将电池实际活化物总量换算理论电容量，以低C-rate C N。因此充、放电电流可以C-rate即C N的系数来表示其大小，关系如下式： I=M* C N I：充、放电电流大小(mA) M：倍率C-rate(hr-1) C N：N小时内完全放电的额定电容量(mAhr)

例如：电池之5小时率容量C5=300mAhr，则C-rate为0.5之充、放电电流大小 将是： I=M* C5=(0.5 hr-1)*(300mAhr)=150mA 电池化成过程中会有大量的能量耗损，最可能是用于钝化膜的形成。 3.电池电容量测试 再依下列步骤 容量在初期会有减少的情形。电池的放电电容量自0.753mA向下减少。待电池电化 有些化成程序亦包含了数十次的充放电 4. 3到520 5.自放电率测试 选取化2到37日放电一 采取积分记录。 于第28

锂离子电池的三大特性分析

锂离子电池的三大特性分析 时间：2014-11-12 11:12:47来源：本站原创浏览次数：9697 一、电池的容量特性 容量测试得到电池在不同倍率下的放电电压与容量关系曲线如图3所示。 图3 不同倍率下的放电电压与容量的关系曲线 从图中可以看出，在整个放电过程中锂离子电池的电压曲线可以分为3个阶段：1）电池在初始阶段端电压快速下降，放电倍率越大，电压下降的越快； 2）电池电压进入一个缓慢变化的阶段，这段时间称为电池的平台区，放电倍率越小，平台区持续的时间越长，平台电压越高，电压下降越缓慢。在锂离子电池的实际使用过程中，尽可能希望电池工作在平台区； 3）在电池电量接近放完时，电池负载电压开始急剧下降直至达到放电截止电压。从容量测试的结果中，同时还可以得到放电电流与容量的曲线关系，如图4所示。

图4 不同放电电流与容量的关系曲线 从图中可以看出，电池放电电流的大小，会直接影响到电池的实际容量。放电电流越大，电池容量相应减小，这表明放电电流越大，到达终止电压经历的时间越短。所以谈到电池容量时，应指明其放电电流（放电倍率）。 二、电池开路电压特性 开路电压测试［6］得到锂离子电池开路电压与电池SOC的关系曲线如图５所示。 图5 电池充电与放电时的OCV-SOC曲线

从图中可以看出，电池的OCV－SOC曲线与电池放电电压曲线趋势基本相同。在SOC的中间区间（20％＜SOC＜80％）内，电池的OCV变化极小，电池处于平台区；而在SOC的两端区间（SOC＜10％和SOC＞90％），OCV 的变化率较大，整个磷酸铁锂电池的OCV－SOC曲线呈现中间区域平坦，头尾两端陡峭的样子，开路电压法即是利用这一稳定的对应关系进行SOC估计。 锂离子电池OCV－SOC关系曲线受温度、放电倍率、老化程度因素影响较小［7］，但在充放电2种状态下，两条特性曲线之间会存在一定差异。 三、电池内阻特性 图6表示磷酸铁锂电池在充电和放电时的欧姆内阻。 图6 电池内阻变化曲线

锂离子电池简介及组成部分

锂离子电池简介及组成部分 锂离子电池作为新型电池的一种已经开始逐渐进入人们的视野，就像大家现在随时不离身的手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，可想而知锂离子电池的火热程度，可是对于锂离子电池的认识程度对于大树人而言可能还没到这种火热程度，今天中国电器交易网就带领大家进入锂离子电池的世界一探究竟。 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，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。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。 专家对中国电器交易网说到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，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。 据中国电器交易网了解到锂离子电池容易与下面两种电池混淆： （1）锂电池：以金属锂为负极。 （2）锂离子聚合物电池：用聚合物来凝胶化液态有机溶剂，或者直接用全固态电解质。 组成部分： 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。导电集流体使用厚度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。 关于锂离子电池的内容实在太多，中国电器交易网今天带来的锂离子电池简介及组成部分内容可谓凤毛麟角，中国电器交易网还会努力继续寻找关于锂离子电池的相关报道，为喜欢电池或是对于锂离子电池有兴趣的读者带来更多报道。

锂离子电池电解液简介

锂离子电池电解液简介 一、电解液概况 电解液是锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，号称锂离子电池的“血液”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐（六氟磷酸锂，LiFL6）、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例配制而成的。 有机溶剂是电解液的主体部分，与电解液的性能密切相关，一般用高介电常数溶剂与低粘度溶剂混合使用；常用电解质锂盐有高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等，但从成本、安全性等多方面考虑，六氟磷酸锂是商业化锂离子电池采用的主要电解质；添加剂的使用尚未商品化，但一直是有机电解液的研究热点之一。 二、电解液组成 2.1有机溶剂 有机溶剂是电解液的主体部分，电解液的性能与溶剂的性能密切相关。锂离子电池电解液中常用的溶剂有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等，一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等主要用于锂一次电池的溶剂。PC用于二次电池，与锂离子电池的石墨负极相容性很差，充放电过程中，PC 在石墨负极表面发生分解，同时引起石墨层的剥落，造成电池的循环性能下降。但在EC 或EC+DMC复合电解液中能建立起稳定的SEI膜。通常认为，EC与一种链状碳酸酯的混合溶剂是锂离子电池优良的电解液，如EC+DMC、EC+DEC等。相同的电解质锂盐，如LiPF6或者LiC104，PC+DME体系对于中间相炭微球C-MCMB材料总是表现出最差的充放电性能(相对于EC+DEC、EC+DMC体系)。但并不绝对，当PC与相关的添加剂用于锂离子电池，有利于提高电池的低温性能。 2.2 电解质锂盐 LiPF6是最常用的电解质锂盐，是未来锂盐发展的方向。尽管实验室里也有用LiClO4,、LiAsF6等作电解质，但因为使用LiC104 的电池高温性能不好，再加之LiCl04本身受撞击容易爆炸，又是一种强氧化剂，用于电池中安全性不好，不适合锂离子电池的工业化大规模使用。 2.3添加剂 添加剂的种类繁多，不同的锂离子电池生产厂家对电池的用途、性能要求不一，所选择的添加剂的侧重点也存在差异。一般来说，所用的添加剂主要有三方面的作用： (1)改善SEI膜的性能 (2)降低电解液中的微量水和HF酸 (3)防止过充电、过放电 三、锂离子电池电解液种类 3.1液体电解液 电解质的选用对锂离子电池的性能影响非常大，它必须是化学稳定性能好尤其是在

锂离子电池基础知识

电池基础知识培训资料 一、锂离子电池工作原理与性能简介： 1、电池的定义：电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能，电池即是一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供能源。 2、锂离子电池的工作原理：即充放电原理。Li-ion的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以，Li-ion又叫摇椅式电池。 通俗来说电池在放电过程中，负极发生氧化反应，向外提供电子；在正极上进行还原反应，从外电路接收电子，电子从负极流到正极，而电流方向正好与电子流动方向相反，故电流经外电路从正极流向负极。电解质是离子导体，离子在电池内部的正负极之间定向移动而导电，阳离子流向正极，阴离子流向负极。整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质的离子体系构成的完整放电体系，从而产生电能。 正极反应：LiCoO2==== Li1-x CoO2 + xLi+ + xe 负极反应：6C + xLi+ + xe- === Li x C6 电池总反应：LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC6

锂离子电池的性能优势和缺陷总结

锂离子电池的性能优势和缺陷总结 时间：2014-12-5 10:46:17来源：本站原创浏览次数：80 锂离子电池在各个领域被广泛使用要归功于自身众多的优良性能。 锂离子电池优点如下： （1）锂电池电压平台高。单体电池的平均电压为3.7V 或3.2V，约等于3 只镍镉电池或镍氢电池的串联电压，便于组成电池组。 （2）具有高储存能量密度。相对其他电池而言锂电池能量密度很高，目前已达到 460-600Wh/kg，约为铅酸电池的6-7 倍。这就意味着在相同电荷容量下，锂电池重量更轻。据计算相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-1/6。 （3）使用寿命相对较长。锂电池的使用寿命可达到6 年以上。以磷酸亚铁锂为正极的锂电池为例，在1C 充放电倍率下，循环周期的最高纪录可达1000 次。 （4）具备高功率承受力。电动汽车用的磷酸亚铁锂离子电池最高充放电倍率可以达到 15C-30C，这非常适合动力汽车高强度的启动和加速。 （5）自放电率很低。自放电率是锂离子电池最突出的优越性之一，室温下满电存储1 个月的自放电率约10％左右，而同等条件下镍镉为25～30％、镍氢为30～35％。 （6）无记忆效应。这意味着锂离子电池可以随时充放电,而不必像镍氢、镍锡电池一样,必须要等到电量耗尽。 （7）高低温适应性强。锂电池可在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用。 （8）绿色环保。不论生产、使用和报废都不含有也不产生铅、汞、镉等有毒重金属物质。（9）锂离子电池的主要原材料锂、锰、铁、钒等在我国都是富产资源；生产基本不消耗水，对水之源稀缺的国家十分有利。

但锂电池也具有自身不可克服的缺陷，总结如下： （1）低温下电池性能明显恶化，放电平台下降、输出功率减小、可用电量衰减等。（2）错误使用存在安全隐患。由于锂离子电池组成物质非常活跃，若使用错误将会出现电解液分解、燃烧甚至爆炸的重大事故。 （3）不同放电倍率对电池的可用容量影响较大。 （4）过充电和过放电均会对电池造成不可恢复的损害。针对以上的缺点，一般大容量的锂电池组均采用了保护装置来监视电池的使用过程。 表1 给出了锂离子电池和其他电池性能的对照关系。 表1 各种电池性能对比 二次电池分类锂离子电池镍氢电池镍镉电池铅酸电池 正极体系锂过渡金属氧化物氢氧化亚镍氢氧化亚镍二氧化铅 负极体系石墨等层状物储氢合金氧化镉海绵铅 隔膜体系PP/PEPP或PE PP 尼龙玻璃纤维棉 电解液体系有机锂盐电解液KOH水溶液KOH水溶液稀硫酸 标称电压 3.0~3.7 1.2 1.2 2.0 体积能量密度350~400wh/l 320~350wh/l 160~180wh/l 65~wh/l 重量能量密度180~200wh/kg 60~65wh/kg 40~45wh/kg 25~30wh/kg 电池原理离子迁移氧化还原氧化还原氧化还原 充放电方法恒流恒压充电恒流充电恒流充电恒流充电 充电终点控制恒流/限压恒流限时恒流限时恒流稳压 安全性有一定隐患安全安全安全 环保环保环保镉污染铅污染 最佳工作温度0℃~45℃-20℃~45℃-20℃~60℃-40℃~70℃ 价格（元/wh） 2.2~2.8/wh 3.5~4.0/wh 2.2~2.8/wh 0.7~1.0/wh 充电器成本高（恒流恒压）一般（控制恒流源）一般（控制恒流源）低（稳压源）

锂离子电池的特性与优势

锂离子电池的特性与优势 如今，对于UPS供电系统来说，采用锂离子电池的初始资本支出仅为铅酸蓄电池的1.4倍，但采用锂离子电池10年的总体拥有成本（TCO）可以节省10％-30％。 锂离子电池的优点包括： 1、可靠性和可用性 由于锂离子电池与铅酸电池的制造方法不同，锂离子电池故障率要低得多。由于使用寿命更长，维护要求更低，UPS电源采用锂离子电池很少发生故障。 根据所使用的化学成分，锂离子电池的使用寿命可长达15年。与铅酸蓄电池相比，可以显著节省更换成本，因为锂离子电池不必每隔几年更换一次。 此外，锂离子电池通常比铅酸电池具有更长的循环寿命。例如，铅酸蓄电池通常可以提供200次放电循环，这意味着可以将电池的容量耗尽至其额定值的50％，然后其重新充电至100％，可以达到200次循环。但在更换电池之前，锂电池可以提供500-7000次放电循环（这取决于所使用的化学物质）。另外，锂离子电池具有较低的自放电率，或者在不使用时自身放电缓慢，这使得它们具有更长的保存时间。 2、重量较轻 锂离子电池比铅酸蓄电池重约三分之一。这样可以节省数据中心建设成本，因为不需要加固地板来承受更多的重量。它还节省了运输成本，因为与铅酸蓄电池相比，能够以同样的成本运输更多的锂离子电池。 3、更小的体积 锂离子电池柜的尺寸通常是铅酸电池柜的一半，达到相同的容量可节省50％的占地面积。这使组织可以重新规划设计数据中心，以增加IT系统的可用空间。此外，可以节省新数据中心的建设成本，因为容纳用于UPS储能的锂离子电池机柜的空间可以更小。 4、能量密度更高 锂电池具有更高的能量密度（Wh/kg，或每千克瓦特小时）和功率密度（W/kg，或每千克瓦特）。这就是为什么锂电池能够以更小的体积和更轻的重量提供与铅酸蓄电池相同能量的原因。 5、工作在温度较高的环境

锂离子电池简介及主要应用

锂离子电池简介 使用煤炭，石油和天然气的很长一段时间以来，都是以化石燃料为主要能源，这样的能源结构，使得环境污染严重，并且由此导致的全球变暖问题和生态环境恶化问题受到越来越多的关注。所以，可再生能源和新能源的发展成为在未来技术领域和未来经济世界的一个最具有决定性的影响。锂离子电池作为一种新的二次清洁，且可再生能源，其具有工作电压高，质量轻，能量密度大等优点，在电动工具，数码相机，手机，笔记本电脑等领域得到了广泛的应用，并且显示出强大的发展趋势。 锂离子电池的发展历史 第二十世纪六十、七十年代，几乎在锂电池是发明的同时，研究发现许多插层化合物可以与金属锂的可逆反应，构成锂电池[1]。早在第二十世纪七十年代提出了分层组织作为阴极的斯梯尔最有代表性的一种，金属锂作为阳极的Li-TiS2系统。 1976年Whittingham证实了系统的可靠性。随后，埃克森公司的Li-TiS2系统进行深入研究，并希望其商业化。但是，系统很快就暴露出许多致命的缺陷。首先，活性金属锂容易导致有机电解液的分解，导致电池内部压力。由于锂电极表面的表面电位分布不均匀，在锂金属的电荷将在锂沉积的阴极，产生锂“枝晶”。一方面会造成可逆嵌锂容量损失，另一方面，枝晶可以穿透隔膜和负极连接，造成电池内部短路，瞬间吸收大量的热，发生爆炸，导致严重的安全隐患。这一系列因素导致金属锂电池的循环性能和安全两差异，所以Li-TiS2系统未能实现商业化。 1980，阿尔芒首次提出摇椅电池的想法。使用低锂嵌入化合物锂化合物代替金属锂作为阳极，采用高嵌锂电位嵌锂化合物作正极。同年，在美国德州大学Goodenough教授的国家提出了一系列的锂过渡金属氧化物LixMO2（M=Co 、Ni或Mn)为两电池正极材料锂。1987，奥邦成功组装了浓差电池MO2 (WO2)/LiPF6-PC/LiCoO2和证明“摇椅电池”的想法的可行性，但由于负电极材料形成LiMoO2 CLiWO2嵌入电位高(0.7-2.0 V vs.Li/Li+)嵌锂容量较低，并没有显示高电压的锂离子二次电池的优点，比容量高。

锂离子电池特性

今天又在电视上看到深圳SONY DV 电池爆炸伤人，转篇爆炸技术文章看看。 锂离子电池特性 锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。体积小所以容量密度高，广受消费者与工程师欢迎。但是，化学特性太活泼，则带来了极高的危险性。锂金属暴露在空气中时，会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成了奈米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入，也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。锂离子电池的这种原理，使得人们在获得它高容量密度的同时，也达到安全的目的。 锂离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子，氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去，进入负极的储存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时，自动关闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。 保护措施 锂电池芯过充到电压高于4.2V后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于4.2V后，正极材料内剩下的锂原子数量不到一半，此时储存格常会垮掉，让电池容量产生永久性的下降。如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜 纸，使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限，才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为4.2V。 锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时，部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电，放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到2.4V才停止。锂电池从3.0V 放电到2.4V这段期间，所释放的能量只占电池容量的3%左右。因此，3.0V是一个理想的放电截止电压。 充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集于材料表面。这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一电池外壳破裂，就会爆炸。 因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保护板主要就是提供这三项保护。但是，保护板的这三项保护显然是不够的，全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性，必须对电池爆炸的原因，进行更仔细的分析。

六种锂电池特性及参数分析

六种锂电池特性及参数分析（钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂）我们常常会说到三元锂电池或者铁锂电池，这些都是按照正极活性材料来给锂电池命名的。本文汇总六种常见锂电池类型以及它们的主要性能参数。大家都知道，相同技术路线的电芯，其具体参数并不完全相同，本文所显示的是当前参数的一般水平。六种锂电池具体包括：钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、镍钴锰酸锂（LiNiMnCoO2或NMC）、镍钴铝酸锂（LiNiCoAlO2或称NCA）、磷酸铁锂（LiFePO4）和钛酸锂 （Li4Ti5O12）。 钴酸锂（LiCoO2） 其高比能量使钴酸锂成为手机，笔记本电脑和数码相机的热门选择。电池由氧化钴阴极和石墨碳阳极组成。阴极具有分层结构，在放电期间，锂离子从阳极移动到阴极，充电过程则流动方向相反。结构形式如图1所示。 图1：钴酸锂结构

阴极具有分层结构。在放电期间，锂离子从阳极移动到阴极; 充电时流量从阴极流向阳极。钴酸锂的缺点是寿命相对较短，热稳定性低和负载能力有限（比功率）。像其他钴混合锂离子电池一样，钴酸锂采用石墨阳极，其循环寿命主要受到固体电解质界面（SEI）的限制，主要表现在SEI膜的逐渐增厚，和快速充电或者低温充电过程的阳极镀锂问题。较新的材料体系增加了镍，锰和/或铝以提高寿命，负载能力和降低成本。 钴酸锂不应以高于容量的电流进行充电和放电。这意味着具有2,400mAh的18650电池只能以小于等于2,400mA充电和放电。强制快速充电或施加高于2400mA的负载会导致过热和超负荷的应力。为获得最佳快速充电，制造商建议充电倍率为0.8C或约2,000mA。电池保护电路将能量单元的充电和放电速率限制在约1C的安全水平。 六角蜘蛛图（图2）总结了与运行相关的具体能量或容量方面的钴酸锂性能；具体功率或提供大电流的能力；安全；在高低温环境下的性能表现；寿命包括日历寿命和循环寿命；成本特性。蜘蛛图中没有显示的其他重要特征还包括毒性，快速充电能力，自放电和保质期。 图2：平均钴酸锂电池的蜘蛛图。

锂离子电池工作原理及分类

浅谈锂离子电池工作原理 1.锂离子电池工作原理—简介 锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。电池充电时，阴极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向阳极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内阳极表面电离成锂离子和电子，并在阴极处合成锂原子。所以，在该电池中锂永远以锂离子的形态出现，不会以金属锂的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。 2.锂离子电池工作原理—结构 锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品，电池的主要构成为正负极、电解质、隔膜以及外壳。 正极---采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。 负极----材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物。 电解质---采用LiPF6的乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。 隔膜---采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，尤

其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。 外壳---采用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功能。 3.锂离子电池工作原理 锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。 当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。此时正极发生的化学反应为： charge 正极反应LiCoO2Li1-x CoO2 +xLi++xe- discharge 同样道理，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。此时负极发生的化学反应为： charge 负极反应C +xLi++xe- C Lix discharge

锂离子电池与锂聚合物电池特点

当我们把锂电作为电动直升机的动力来源之前，有许多事情值得我们好好了解。没有什么事比安全更重要的了，不管是哪一种电池我们都应小心翼翼地看待它们，因为当它们在充饱电时都是充满能量的。锂电拥有最高的能量密度，而且它们也有许多独特的特性需要我们对其做更多特殊的安全考量。在开始探讨锂电的其它方面前先了解这些安全问题是非常重要的。 锂电池最常用的有锂聚合物(Li-Poly)与锂离子(Li-ion) 这两种，与我们常用在模型上的镍镉(Ni-Cd)与镍氢(Ni-MH)电池有相当大的差异。 一、充电/安全重要！！！ 若你是飞行的新手，记住“不要”使用聚合物锂电池，没有任何例外，继续读下去就知道这么规定的原因了。 至于其它重要的有：锂电池充电的方法与传统镍镉及镍氢电池有很大不同，要对锂电池充电必须使用专门为锂电设计的锂电专用充电器。 一般而言如果锂电充电器可以正确计算掌握锂电池的组成Cell数（指的是一大条锂电是由几颗单颗小锂电组成的），则可以适应离子电池（Li-ion）和聚合物锂电池（Li-Poly）的充电需要。记住千万不要用只能充镍镉（Ni-Cd）与镍氢（Ni-MH）电池的充电器来对锂电充电，那非常的危险！ 对锂电池充电是使用锂电时最危险的一个部分，当在对锂电充电时请极端地注意锂电的充电情况。对锂电充电器设定正确的充电电压或正确的电池颗数是十分重要的，若没做好锂电充电器的设定，可能会造成锂电池的过充而产生爆炸与大火。已经有好几回火灾是由锂电池所引起的。请以负责任的态度进行锂电池的充电工作。以下是一些锂电池在充电与使用上的指导原则： 1.使用经过验证可安全使用的锂电专用充电器 2.确定你已经正确的设定了锂电专用充电器上面的电压或是电池颗数的参数，如果你不知道如何进行设定，请去买一个你知道如何进行设定的锂电充电器，不然就是不要用锂电，以免在充电时发生爆炸。 3.在对锂电进行充电时一定要有人在场，不要在无人在场时对锂电进行充电，曾经有人因为这个原因把房子跟车子给烧掉了，切记切记。 4.在充电时请准备一个合适的平台放置你的充电器以及锂电，以确保当锂电因为意外发生爆炸或是火灾时不会造成任何的损坏和危险。要预留防火空间，准备消防沙或准备灭火器、壁炉等都是好的选择。 5.请不要用超过1C的电流进行充电，我个人曾经因为违反这一条规则而在家里造成火灾。 6.若在充电时有其中一颗锂电发生膨胀的现象，当它还在发热时千万不要搓破它。把锂电池放在盐水中，等到有问题的cell冷却之后，小心地把锂电池组的外皮剥掉然后再把电池组放回盐水中，之后才能安全地把有问题的锂电丢到回收桶中。 7.非常重要：当你用锂电飞行不幸摔机，此时锂电池是被放置在飞机中，或许电池看起来没有受损。不过仍要请您千万小心地把锂电池从飞机上拆下，然后静置在安全的地方至少20分钟以上以确保锂电真的没有受损无爆炸之虞。有好几起火灾例子是在发生摔机后，机主把飞机尸体丢在车子里，然后受损的锂电在车内发生爆炸把整台车子都烧光光。 8.请在开放通风的地方进行锂电的充电，因为若是锂电池真的发生破裂跟爆炸，则危险有害的烟雾及物质会从电池外泄出来。 9.当您使用锂电池进行飞行或是充电时，请准备一桶沙子在旁边，当发生锂电爆