电动汽车锂离子电池内部构造及其特点有哪些？

锂是最轻的金属元素，原子量仅6.49，比重为0.534g/cm3，也是化学性能最活泼的金属元素，早期锂主要用于特种工业，用锂来制取氚，是原子能工业的重要原料。锂的电检性很强，可以作为高电压和高比能量的电池。金属锂暴露在空气中或遇到水时会发生燃烧。目前在市面上电动轿车锂电池中已不采用金属锂，因为金属锂为负极的电池在充电时，会在晶格中产生枝晶而发生内部短路和不安全，而是采用锂合金或锂的碳化物来制造。在电动轿车锂电池中采用液态电解质时，单体电池要求有高防渗漏性，现代原来的液体有机电解质已经被固体聚合物电解所代替，构成全固态锂聚合物锂离子电池。美国USABC、日本、德国和法国都对电动轿车锂电池的研究和开发十分重视，近年来取得很大的进展。

锂离子电池的工作原理

电动轿车锂离子电池的正极，主要采用LiM1204.LiNi02.LiC002和LiCoo.98Mgo.oiNio.0102等锂的化合物制造oLiC002具有容量高、放电电压较平稳、性能稳定、寿命长等优点。但钻(CO)的资源较少，有较大的毒性oLiMr-1204易于合成，价格便宜，但在可逆反应过程中，嵌、脱的锂离子量较小，容量偏低而且衰减较快。一殷认为LiNi02中的Ni取代LiC002中的CO，可以取得较好的效果，而且可以降低成本。电动轿车锂离子电池的负极，不再采用金属锂作为负极，而是采用天然石墨、人造石墨和层状石墨锂碳化物LiC6等碳材料制造。碳材料来源丰富，价格便宜，没有毒性。通过锂离子在碳中分离和结合进行充电和放电。

锂离子电池的构造

电动轿车锂离子电池的单体格电池做成圆柱形或棱柱形，然后将单体电池组合成锂离子电池总成。锂离子电池由正极、负极和固体锂离子导体组成，它们封装在外壳中。

锂离子电池的充、放电特性

充电特性

电动轿车锂离子电池用标准充电电流充电2.5h，当单体电池电压上限达到4.5V后，改用恒压充电。在整个充电过程中，电池的温度约升高2℃。这种电动轿车锂离子电池的寿命可以达到1000次循环。

放电特性

电动轿车锂离子电池在不同放电倍率下放电，电动轿车电池的容量和能量随放电倍率的增加而降低，在放电倍率下放电时，相当于1/3C放电倍率下放电时的95%的负荷特性。在2C放电倍率下放电时，相当于173c放电倍率下放电时的88%的负荷特性。在3C放电倍率下放电时，相当于1/3C放电倍率下放电时的70%的负荷特性，电池的内阻随放电倍率的增加而增加。不同放电倍率下放电特性见图4-14。

电动汽车电池

锂离子电池的特点

电动轿车锂离子电池显示出很多优点，电压高达3.6～4V，相当3个镍镉电池串联起来的电压。比能量达到100～120W.h/kg，是镍镉电池的1.5～3倍，比功率高达1500W/kg．循环寿命可达1000次。充放电效率高，功率输出密度大，没有记忆效应等，其能量达到铜酸电池的三倍以上，具有高安全性（固态）、环保性好等优点。电动轿车锂离子电池主要问题是快速充、放电的性能较差，需要进一步解决对其充放电过程的控制和配备专用的充电器。对于大容量锂离子电池组，还需要解决电池组的可靠性和各个单体电池之间的一致性。钴系锂离子电池在过充电状态时会引起电池爆炸，需要用安全阀以防止电解液受高温汽化后产生的压力升高，并装自动温度调控装置，进行过充、放电的保护。

锂的制取较困难，管理和使用较复杂，要求有严格的安全措施，需要配备电子保护电路、电动汽车电池管理系统和热管理系统等，使得其附属装置更复杂，也增加了电动轿车电池组的造价，价格高于同等容量的镍镉电池或镍氢电池。