锂离子电池特性简介

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1、锂离子电池的“前世今生”锂是锂离子电池的核心，它是最轻的金属元素，金属锂的比重只有水的一半，铝是较轻的金属，锂的比重只有铝的五分之一。?锂的电负性是所有金属中最负的，锂离子的还原电位高达-3V。根据计算，1克锂转化为锂离子时所能得到的电荷数为3860mAh，加之它的大于3V的工作电压，锂作为电池的负极材料当之无愧轻量级的大力士。锂离子电池的前世?早期负极为金属锂的“锂电池”，但金属锂的化学活性太大，充电时产生的枝晶会使电池短路，目前尚未真正解决其安全问题。经过长期的探索、研究，发现锂可与许多金属形成合金，其活性要小许多，更奇妙的是锂可以在许多层

2、状结构的物质中可逆地嵌入和脱出。锂以这些材料为载体就安全多了。嵌锂化合物的发现和应用奠定了锂离子电池的技术基础。锂离子电池的今生?由正极、负极、电解质、隔膜组成。锂离子电池的“来世”?发展新的正负极材料，如部分动力电池：负极LiC+正极LiMn2O4锂聚合物电池。在正、负电极粘结剂、电解质三者中任何一种使用高分子高分子聚合物的锂离子电池就可以成为锂聚合物电池。现在常见的是使用高分子胶体取代常规液体电解质的锂聚合物电池。12?在充电的过程中，Li+从正极LiCoO2中脱出，进入电解液，在充电器附加的外电场作用下向负极移动，依次进入石墨或焦炭C组成

3、的负极，在那儿形成LiC化合物。如果充电速度过快，会使得Li+来不及进入负极栅格，在负极附近的电解液中就会聚集Li+，这些靠近碳C负极的Li+很可能从负极俘获一个电子成为金属Li。持续的金属锂生成会在负极附近堆积、长大成树枝状的晶体，俗称枝晶?另一种情形，随着负极的充满程度越高，LiC晶格留下的空格越少，从正极移动过来的Li+找到空格的机会就困难，时间就越长。如果充电速度不变的话，一样可能在负极表面形成局部的Li+堆积。因此，在充电的后半段必须逐步缩小充电电流?枝晶的长大会刺破正负级之间的隔膜，形成短路。可以想象，充电的速度越快越危险，充电终止

4、的电压越高也就越危险，充电的时间越长也越危险。负极枝晶效应(LithiumDendrides)3锂电池的使用和保护由前所述，锂离子电池的电压过高或者过低都会造成严重问题•根据实际使用情况，划分了锂离子电池电压的几个区域.不同的电芯制造商虽有区别但区别不大。=====================高压危险区---------------保护线路过充保护电压(4.275~4.35V)高压警戒区---------------锂离子电池充电限制电压4.20V正常使用区---------------锂离子电池放电终止电压(2.75~3.00V)低压警戒

5、区---------------保护线路过放保护电压(2.3~2.5V)低压危险区=====================4如图可见典型的锂离子电池的保护电路一次保护：提供过压、欠压、过流等可恢复通断管理由于外部MOSFET的温度不能提供给保护IC，而且导通电阻的大小有很大的离散性，使得过流和短路检测的精度受到限制二次保护：提供不可恢复的过压或过温度关断一次保护IC+MOSFET可以实现功能:1.过充保护。当电芯的电压超过设定值时,保护IC切断右边的MOSFET，电芯电压回归到允许的电压，MOSFET恢复导通•典型过充检测电压:4.275V+

6、/-0.025V,电芯电压一超过这个值,就触发过充保护•典型过充释放电压:4.175V+/-0.030V,处于过充保护的电芯电压只有降到这个值时才会停止保护2.过放保护。当电芯的电压低于设定值时,由保护IC切断左边的OSFET，等电芯电压回归到允许的电压时，恢复MOSFET的导通•典型过放检测电压:2.3V+/-0.08V•典型过放释放电压:2.4V3.过流保护。当工作电流超出设定值时，保护IC切断MOSFET管。等工作电流回归到允许的电压，MOSFET恢复导通。保护IC判断电流流过MOSFET而产生的压降,用这个电压除于MOSFET的导通阻抗

7、就可以近似得到过流保护的电流，一般在3~10A左右4.短路。这个功能是过流保护的扩展,当保护IC检测出电流大于设定阈值之，立即切断回路，瞬态短路后电池的输出正负极的电压为零，而实际电芯的电压还是正常的，对电池进行充电就可以解除此保护二次保护IC在一些安全要求严格的场合，为确保安全，在一次保护的基础上加装二次保护，在电池异常出现的时候可以烧毁保险丝，永久性阻止异常电池继续使用，防止问题进一步扩大锂电池的保护电路5•锂离子电池的储藏会导致容量下降•高电压会加速正负极集流金属板的被侵蚀和电解质的分解•长时间处于放电状态导致电极保护层分解，导致容量下降

8、•容量下降和储藏温度、荷电状况的关系•推荐的储藏温度•荷电水平是40%,温度低于15度或更低60%75%60ºC65%85%40ºC80%96%25º