锂电池原理及特点

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

锂电池原理

锂金属电池：

锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

放电反应：Li+MnO2=LiMnO2

锂离子电池：

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

充电正极上发生的反应为

LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)

充电负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe-=LixC6

充电电池总反应：LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

锂电池分类

锂电池通常分两大类：

锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

虽然锂金属电池的能量密度高，理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电，所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于具有反复充电的能力，被作为主要的动力电池发展。但因为其配合不同的元素，组成的正极材料在各方面性能差异很大，导致业内对正极材料路线的纷争加大。

锂电池优缺点

锂电池优点

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，便于组成电池电源组；

2、相对电池而言锂电池能量密度高。具有高储存能量密度，目前已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；

3、相对铅酸电池而言锂电池重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-6；

4、锂电池使用寿命相对较长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池用1CDOD充放，有可以使用1000次的记录；

5、具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；

6、自放电率低，无记忆效应；

7、锂电池高低温适应性强，可以在-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、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

锂电池的缺点

1、锂电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。

2、钴酸锂材料的锂电池不能大电流放电，安全性较差。

3、锂电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。

4、生产要求条件高，成本高。

科普：锂电池基础知识

锂电池寿命

锂离子电池只能充放电500次？

相信绝大部分消费者都听说过，锂电池的寿命是“500次”，500次充放电，超过这个次数，电池就“寿终正寝”了，许多朋友为了能够延长电池的寿命，每次都在电池电量完全耗尽时才进行充电，这样对电池的寿命真的有延长作用吗？答案是否定的。锂电池的寿命是“500次”，指的不是充电的次数，而是一个充放电的周期。

一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空，再由空充到满的过程，这并不等同于充一次电。比如说，一块锂电在第一天只用了一半的电量，然后又为它充满电。如果第二天还如此，即用一半就充，总共两次充电下来，这只能算作一个充电周期，而不是两个。因此，通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期，电池容量就会减少一点。不过，这个电量减少幅度非常小，高品质的电池充过多次周期后，仍然会保留原始容量的80%，很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用。当然，锂电寿命到了最终后仍是需要更换的。

而所谓500次，是指厂商在恒定的放电深度（如80%）实现了625次左右的可充次数，达到了500个充电周期。

（80%*625=500）（忽略锂电池容量减少等因素）

而由于实际生活的各种影响，特别是充电时的放电深度不是恒定的，所以"500个充电周期"只能作为参考电池寿命。

锂电池选购

1、有没有标示明确容量。无明确标示容量（如1000mAh或1000毫安培小时）的电池很有可能就是使用劣质电池或回收电池。市场上充斥的许多廉价的电池，就是使用回收电池心做的，价格虽然便宜，但是寿命短、品质不稳定，使用不慎可能会损坏手机。

2、有没有保证待机时间。待机时间即电池装入手机后到下一次充电的连续使用时间。一般市场上销售的电池都无法对顾客保证待机时间，这是因为电池品质不稳定的关系，许多廉价的电池因为是使用品质不良的电池心，所以待机时间很短。

3、是否加装安全保护电路板。无保护电路板，则锂电池就有变形、漏液、爆炸的危险。在恶性削价竞争下，各家寻求更低价位的保护电路板，或者根本省略了这个装置，使得市面上充斥着有爆炸危险的锂电池。消费者无法从外观分辨出来是否有保护电路板，因此最好选择有信誉的商家购买。

锂电池的正确使用方法

1、一般锂电池出厂前，厂家进行激活处理，并进行预充电，因此电池均有余电，新买的电池是锂离子电池，那么前3~5次充电称为调整期，应充14小时以上，保证充分激活锂离子的活性。锂离子电池没有记忆效应，但有很强的隋性，应给予充分激活后，才能保证以后的使用能达到最佳效能。锂电池在出厂前就已经做了充分的激活处理，不用再用长时间充电的方法来激活锂离子的活性，第一次充电只要把电池里的余电用完后充满即可。

2、有些自动化的智能型快速充电器当指示信号灯转变时，实际上只表示充满了90％。充电器会自动改变用慢速充电将电池充满。不要当即就把充电器的电源切断，最好还要给电池一段补电的时间，将电池充满后再使用，否则会缩短使用时间。

3、充电前，锂电池不需要放电，也不可以放电，当前生产的锂电池的充电器都是没有放电功能的，如果可以调节充电的速度的话，建议大家充电时尽量以慢充充电，减少快充方式；无论慢充还是快充的时间都不要超过24小时。否则电池很可能会因为长时间的供电产生巨大的电子流而烧坏电芯。

锂电池保养方法

1、新购买的锂电池因为多少都会有一点电量，因此，用户拿到电池时可以直接使用，将剩余的电量用完再充电，经过这样2~3次的正常使用就可以完全激活锂电池活性。这里特别提醒一点：不要误信销售员或网络上的传言，新锂电池首次使用时要进行长达12小时的激活。

2、锂电池不存在记忆效应，可以随用随充，但要注意的是锂电池不能过度放电，过度放电会造成非常大的容量损失。当机器提醒电量低的时候就要马上开始充电了。

3、在日常使用中，刚充好的锂电池要搁置半个钟，带电性能稳定后再使用，否则会影响电池性能。

4、不使用仪器时，务必将电池取出保存在干燥阴凉处。

5、注意锂电池的使用环境：锂电池充电温度为0℃～45℃，锂电池放电温度为-20℃~60℃。

6、不要将电池与金属物体混放，以免金属物体触碰到电池正负极，造成短路，损害电池甚至造成危险。

7、不要敲击、针刺、踩踏、改装、日晒电池，不要将电池放置在微波、高压等环境下。

8、使用正规的匹配的锂电池充电器给电池充电，不要使用劣质的或其他类型电池充电器给锂电池充电。