鋰電池簡介
鋰電池，是早期由愛迪生發(fā)明的一種由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池，其工作原理為一種Li+MnO2=LiMnO2的氧化還原反應(yīng)。由于鋰金屬的化學特性非?；顫?，使得其長期沒有得到廣泛應(yīng)用，但現(xiàn)在隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，鋰電池逐漸成為主流。
鋰電池的發(fā)展階段
1、1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個鋰電池。
2、1980年，J. Goodenough 發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。
3、1982年伊利諾伊理工大學（the Illinois Institute of Technology）的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關(guān)注，因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。
4、1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極材料，具有低價、穩(wěn)定和優(yōu)良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低于鈷酸鋰，即使出現(xiàn)短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。
5、1989年，A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極將產(chǎn)生更高的電壓。
6、1991年索尼公司發(fā)布首個商用鋰離子電池。隨后，鋰離子電池革新了消費電子產(chǎn)品的面貌。
7、1996年P(guān)adhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽，如磷酸鋰鐵（LiFePO4），比傳統(tǒng)的正極材料更具優(yōu)越性，因此已成為當前主流的正極材料。
鋰電池的分類
1、按鋰電池的外型分：方型鋰電池（如常用的手機電池電芯）和柱形鋰電池（如18650）；
2、按鋰電池外包材料分：鋁殼鋰電池，鋼殼鋰電池，軟包電池；
3、按鋰電池正負極材料（添加劑）分：沽酸鋰（LiCoO2）電池或錳酸鋰（LiMn2O4），磷酸鐵鋰電池，一次性二氧化錳鋰電池；另一種分法：鋰離子LIB，聚合物PLB
4、不同的性能用途方面分：
一次性鋰電池－－－鋰錳電池－－扣式3伏電池
高容量（高平臺）鋰電池－－用在手機數(shù)碼產(chǎn)品上
高倍率鋰電池；－－－用在電動車和電動工具上及飛機模型
高溫鋰電池；－－－礦燈，室上燈飾，機器內(nèi)置后備電源；
低溫鋰電池；－－－室外環(huán)境，北方（冬天）南極；
5、鋰電池還分成兩類：不可充電的和可充電兩類。
鋰電池的結(jié)構(gòu)
鋰電池在結(jié)構(gòu)上主要有五大塊：正極、負極、電解液、隔膜、外殼與電極引線。
目前較為常用的鋰電池材料有鈷酸鋰、鎳酸鋰以及錳酸鋰。用得最多的材料是鈷酸鋰，循環(huán)性能好，制造也方便，缺點是鈷化合物價格較貴。鎳酸鋰的因為性質(zhì)不穩(wěn)定，制造困難，通常用得較多的是鈷酸鋰摻雜鎳的化合物，又稱鎳鈷酸鋰。錳酸鋰也是非常好的材料，在高溫下錳酸鋰的衰減比較快等諸多原因，目前應(yīng)用多數(shù)還停留在實驗室階段。
鋰電池的結(jié)構(gòu)主要分卷繞式和層疊式兩大類。液態(tài)鋰電池采用卷繞結(jié)構(gòu)，聚合物鋰電池則兩種都有。卷繞式將正極膜片、隔膜、負極膜片依次放好，卷繞成圓柱形或扁柱形，主要以SANYO、TOSHIBA、SONY、ATL為代表。層疊式則將正極、隔膜、負極、隔膜、正極這樣的方式多層堆疊。將所有正極焊接在一起引出，負極也焊成一起引出，主要以ATL為代表。
鋰電池工作原理
1、充電時
在電場的驅(qū)動下鋰離子從正極晶格中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)，嵌入到負極晶格中。
充電開始時，應(yīng)先檢測待充電電池的電壓，如果電壓低于3V，要先進行預充電，充電電流為設(shè)定電流 的1/10，一般選0.05C左右。電壓升到3V后，進入標準充電過程。標準充電過程為：以設(shè)定電流進行恒流充電，電池電壓升到4.20V時，改為恒壓充電，保持充電電壓為4.20V。此時，充電電流逐漸下降，當電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時，充電結(jié)束。
一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發(fā)熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內(nèi)部的電化學反應(yīng)需要時間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會產(chǎn)生泡沫，反而不滿。
術(shù)語解釋：充放電電流一般用C作參照，C是對應(yīng)電池容量的數(shù)值。電池容量一般用Ah、mAh表示，如M8的電池容量1200mAh，對應(yīng)的C就是1200mA。0.2C就等于240mA。
下面是鋰電池典型充電曲線圖：
2、放電時
過程正好相反鋰離子返回正極，電子通過用電器由外電路到達正極與鋰離子復合。
從典型放電曲線圖上可以看出，電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。
