鋰離子電池的優(yōu)勢

①電壓高傳統(tǒng)的干電池一般為1.5V而鋰原電池則可高達3.9V以上。

②比能量高，為傳統(tǒng)鋅負極電池的2～5倍。

⑧工作溫度范闈寬，鋰原電池一般能在-40-70度下工作，

④比功率大．可以大電流放電，

⑤放電平穩(wěn)，大多數(shù)鋰一次電池具有平穩(wěn)的放電曲線。

⑥儲存時間長，預期可達10年。

鋰離子電池的誕生及其原理

鋰離子電池的研究

因此在鋰原電池的推動下，人們幾乎在研究鋰原電池的同時就開始可充放電鋰二次電池的研究。隨著人口的日益增加，截至2006年2月25日，全球人口已經達到了65億，估計到2012年10月18日將達到70億，而地球資源有限，因此迫使人們提高對資源的利用率，而采用充電電池是有效途徑之一，從而推動了鋰二次電池的研究和發(fā)展。隨著人們環(huán)保意識的日益增強，鉛、鎘等有毒金屬的使用日益受到限制，因此需要尋找新的可替代傳統(tǒng)鉛酸電池和鎳鎘電池的可充電電池。鋰二次電池自然成為有力的候選者之。電子技術的不斷發(fā)展推動了各種電子產品向小型化發(fā)展，如便攜電話、微型相機、筆記本電腦等的推廣普及，而小型化發(fā)展必須伴隨著電源的小型化。傳統(tǒng)鉛酸電池等的容量不高，因此也必須尋找新的電池體系。鋰原電他的優(yōu)點使鋰二次電池成為強有力的候選者。

鋰離子電池的成長

在20世紀80年代未以前，人們主要集中在阻金屬鋰及極其合金為負極的鋰二次電池體系。但是在充電的時候，由于金屬鋰電極表現(xiàn)的不均勻（凹凸不平）導數(shù)表而電位分布不均勻，從而造成鋰不均勻沉積。該不均勻沉積過程導致鋰在一些部位沉積過快，產生樹枝一樣的結晶（枝晶）。當枝晶發(fā)展到一定程度時，一方面會發(fā)生折斷，產生‘死鋰”造成小可逆的鋰；另一方面更嚴重的是，枝晶穿過隔膜，將正極與負極連接起來，結果產生短路，生成大量的熱，使電池著火，甚至發(fā)生爆炸，從而帶來嚴重的安全隱患。其中具有代表性的是20世紀70年代末Exxon公司研究的Li//TiS2體系。盡管Exxon公司未能將該鋰二次電池體系實現(xiàn)商品化，但是它大大推動了鋰二次電池的研究和發(fā)展。后來加拿大成立MoLi公司該公司的正極材料為MoS2．負極為金屬鋰，盡管該公司初期取得良好的經濟教益，但是1989年的起爆炸事件導致該公司破產，后來被日本企業(yè)收購。這些公司之所以沒有能夠取得根本性的市場勝利，是由于沒有根本解決以金屬鋰或其合金為負極的鋰二次電池的循環(huán)壽命和安全問題，因為①如上所述，在充電過程中，鋰的表而水司能非常均勻，因此不可能從根本上解決枝晶的生長問題，從而不能從根本解決安全陷患；②金屬鋰比較活潑，很容易與非水液體電解質發(fā)生反應，產生高壓，造成危險。

鋰離子電池逐漸成型

1980年，Goodenough等提出以氧化鈷鋰(LiCoO2)為正極材料的鋰充電電池，揭開鋰離子電池的雛形。1985年發(fā)現(xiàn)碳材料可以作為鋰充電電池的負極材料，發(fā)明了鋰離子電池1986年完成了鋰離子電池的原形設計，20世紀80年代末、90年代初。MOIi公司和Sony公司發(fā)現(xiàn)用具有石墨結構的碳材料取代金屬鋰負極，正極則采用鋰與過渡金屬的復合氧化物如氧化鈷鋰(LiCoO2)。這樣構成的充電電池體系可以成功地解缺以金屬鋰或其合金為負極的鋰二次電池存在的安全隱患，并且在能量密度上高于以前的充放電電池。同時由于金屬鋰與石墨化碳材料形成的插入化合物(intercalationcompound)LiC6的電位與金屬鋰的電位相差小到0.5V。電壓損失不大。在充電過程中，鋰插入到石墨的層狀結構中，放電時從層狀結構中跑，該過程可逆性很好，組成的鋰二次電池體系循環(huán)性能非常優(yōu)良。另外，碳材料便宜，沒有毒性，目處于放電狀忐“在空氣中比較穩(wěn)定避免活潑金屬鋰的使爪和枝晶的產生，明顯改善了循環(huán)壽命從根本上解決了安全問題。因此在1991年，該一次電池就實現(xiàn)了商品化。

鋰離子電池的命名

按照經典的電化學命名規(guī)則，充電電池的命名應該是正極在前、負極在后，這樣該電池體系應該命名為“氧化鉆鋰-石墨充電電池”。但是這對于普通老白姓而言，不容易記，因此應該有個簡單的名字。由于充放電過程是通過鋰離子的移動實璣的，日本人便蚍此為理由，命名為“l(fā)ithiumionbattcrv”，因此我國便將其稱為“鋰離子電池”。對于該電池體系的命名而言，不應該求全責備，因為單從名字上不可能對其性質有所了解，但是該命名從另外一種意義上反映了知識的原刨性。在中國，電池界和普通老百姓更是將“鋰離于電池”簡稱為“鋰電”。

鋰離子電池的充放電原理（以石墨為負極、層狀復合氧化物為正極為例）也可以簡示如圖1-1。

鋰離子電池的誕生及其原理

上市采用過程

在正極中(以LiCoOo2為例），Li+和Co3+各自位于立方緊密堆積氧層中交替的八面體位置，充電時，鋰離子從八面體位置發(fā)生脫嵌，釋放一個電子。Co3+氧化為Co4+；放電刊，鋰離于嵌入到八面體位置，得到個電子。Co4+還原為Co3+。而在負極中，鋰插入到石墨結構中后，石墨結構與此同剛得到一個電子，電子位于石墨的墨片（graphene）分子平面上，與鋰離子之間發(fā)生一定的靜電作用，因此鋰在負極中的原子大小比在正極中要大，在多種有關鋰離子電池工作原理示意圖中，圖1-1也可以作為一個比較客觀的簡單示意圖：在“鋰離子電池”命名以前，也有人將該種類型的鋰二次電池稱為‘搖椅電池”認為鋰在正極和負極之間來回擺動，事實上，該稱呼只是一種形象的說明，而不是真實的反映，因此該稱呼在1994年以后就基本上市采用了。

目前的手機基本上所配電池都是鋰離子電池，所以下面所講的是針對鋰離子電池的充電知識。鎳氫電池有所不同，這里不談。

1、鋰離子電池標稱電壓3.7V(3.6V),充電截止電壓4.2V(4.1V,根據(jù)電芯的廠牌有不同的設計)。(鋰離子電芯規(guī)范的說法是：鋰離子二次電池)

2、對鋰離子電池充電要求(GB/T182872000規(guī)范)：首先恒流充電，即電流一定，而電池電壓隨著充電過程逐步升高，當電池端電壓達到4.2V(4.1V),改恒流充電為恒壓充電，即電壓一定，電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)逐步減小，當減小到0.01C時，認為充電終止。(C是以電池標稱容量對照電流的一種表示方法，如電池是1000mAh的容量，1C就是充電電流1000mA，注意是mA而不是mAh，0.01C就是10mA。)當然，規(guī)范的表示方式是0.01C5A,我這里簡化了。

3、為什么認為0.01C為充電結束：這是國家標準GB/T18287-2000所規(guī)定的，也是討論得出的。以前大家普遍以20mA為結束，郵電部行業(yè)標準YD/T998-1999也是這樣規(guī)定的，即不管電池容量多大，停止電流都是20mA。國標規(guī)定的0.01C有助于充電更飽滿，對廠家一方通過鑒定有利。另外，國標規(guī)定了充電時間不超過8小時，就是說即使還沒有達到0.01C,8小時到了，也認為充電結束。(質量沒問題的電池，都應在8小時內達到0.01C,質量不好的電池，等下去也無意義)

4、怎樣區(qū)別電池是4.1V還是4.2V：消費者是無法區(qū)分的，這要看電芯生產廠家的產品規(guī)格書。有些牌子的電芯是4.1V和4.2V通用的，比如A&TB(東芝)，國內廠家基本是4.2V,但也有例外，比如天津力神是4.1V(但目前也是按4.2V了)。

5、把4.1V的電芯充電到4.2V會怎么樣：會使電池容量提高，感覺很好用，待機時間增加，但會減短電池的使用壽命。比如原來500次，減少到300次。同樣道理，把4.2V的電芯過充，也會減短壽命。鋰離子電芯是很嬌嫩的。