鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。常見的正極材料主要成分為LiCoO2

充電時(shí)

正極反應(yīng)：LiCoO2Li1-xCoO2+xLi++xe-

負(fù)極反應(yīng)：C+xLi++xe-CLix

電池總反應(yīng)：LiCoO2+CLi1-xCoO2+CLix

放電時(shí)，則發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。

充電時(shí)，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出Li+離子，嵌入負(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中。放電時(shí)，Li+離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中逸出，重新和正極的化合物結(jié)合。Li+的移動推動了電流。

反應(yīng)式雖然很簡單，然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，需要考慮的實(shí)際問題要多得多。正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性，負(fù)極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級去設(shè)計(jì)以容納更多的Li+離子，填充在正負(fù)極之間的電解液，除了保持穩(wěn)定，還需要具有良好導(dǎo)電性，減小電池內(nèi)阻。

嚴(yán)格意義來說,鋰離子電池盡管存在容量退化,但并沒有鎳鎘電池的記憶效應(yīng).記憶效應(yīng)的原理是結(jié)晶化,在鋰電池中幾乎不會產(chǎn)生這種反應(yīng).鋰離子電池在多次充放后容量會下降,其原因是復(fù)雜而多樣的：

其一是正負(fù)極材料本身的變化,從分子層面來看,正負(fù)極上容納鋰離子的的空穴結(jié)構(gòu)會逐漸塌陷,堵塞,從化學(xué)角度來看,是正負(fù)極材料活性鈍化,出現(xiàn)副反應(yīng)生成穩(wěn)定的其他化合物.物理上還會出現(xiàn)正極材料逐漸剝落等情況,總之最終降低了電池中可以自由在充放電過程中移動的Li+離子數(shù)目.

其二是催化添加劑的變化,原先具有催化作用的分子結(jié)構(gòu)的催化添加劑會逐漸改變結(jié)構(gòu),最終不能催化甚至起到相反的作用.

其三電解質(zhì)會在多次充放電中逐步變性，內(nèi)阻增加。工藝不好的電芯可能由于電解質(zhì)中某些成分控制不當(dāng)而更快的變性。

過度充電和過度放電,將對鋰電池的正負(fù)極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,過度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去,而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來.這也是Li-ion電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因.

不適合的溫度,將引發(fā)鋰電內(nèi)部其他化學(xué)反應(yīng)生成我們不希望看到的化合物,所以在有的鋰電正負(fù)極之間設(shè)有保護(hù)性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑。在電池升溫達(dá)一定的情況下，復(fù)合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性，電池內(nèi)阻增大直到斷路，電池不再升溫，確保電池充電溫度正常.

而深充放對提升鋰電池的實(shí)際容量，專家明確的告訴我，這是沒有意義的。他們甚至說，所謂使用前三次全充放的"激活"，在他們兩位Phd的知識里，也想不通這有什么必要。然而為什么很多人深充放以后BatteryInformation里標(biāo)示容量會發(fā)生改變呢?后面將會提到。

IBM筆記本用鋰離子電池帶有管理芯片和充電控制芯片.其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量,溫度,ID,充電狀態(tài),放電次數(shù)等數(shù)值.這些值在使用中逐漸變化,據(jù)說一些值在多次的非全充分中可能導(dǎo)致電池標(biāo)稱容量下降,電池充不滿或是使用時(shí)間變短等情況.

我個(gè)人認(rèn)為IBM使用說明中的使用一個(gè)月后應(yīng)該全充放一次的做法主要的作用應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹?使得電池的充電控制和標(biāo)稱容量吻合電池的實(shí)際情況.如果有人有辦法直接讀出這些值,再結(jié)合充電情況來分析,我想不難破解在保護(hù)電路監(jiān)控下的深充放對電池指標(biāo)有所提升的真正原因.

充電控制芯片主要控制電池的充電過程.ThinkPad鋰電池的充電過程分為兩個(gè)階段,恒流快充階段(電池指示燈呈黃***色時(shí))和恒壓電流遞減階段(電池指示燈呈綠色閃爍.恒流快充階段,電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)稱電壓,隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會過充,電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到0,而最終完成充電.

電量統(tǒng)計(jì)芯片通過記錄放電曲線(電壓，電流，時(shí)間)可以抽樣計(jì)算出電池的電量，這就是我們在BatteryInformation里讀到的wh.而鋰電在多次使用后，放電曲線是會改變的，如果芯片一直沒有機(jī)會再次讀出完整的一個(gè)放電曲線，其計(jì)算出來的電量也就是不準(zhǔn)確的。所以我們需要深充放來校準(zhǔn)電池的芯片。

最后我對電池的保養(yǎng)的看法是:

1.不必刻意保證每一次都放完電了再充;

2.一段時(shí)間可做一次保護(hù)電路控制下的深充放以修正電池的電量統(tǒng)計(jì),但這不會提高你電池的實(shí)際容量。

3.長期不用的電池,應(yīng)放在陰涼的地方以減弱其內(nèi)部自身鈍化反應(yīng)的速度.

4.保護(hù)電路也無力監(jiān)控電池的自放電,長期不用的電池,應(yīng)充入一定的電量以防電池在存貯中自放電過量導(dǎo)致過度放電的損壞;

其實(shí)電池沒有太多要顧及的使用注意，換句話說是顧及也沒有太大用。一個(gè)電池能使用多少次，也許差別更多的來自電池本身制造中的個(gè)體差異，而不是使用方法.