鋰電池讀書(shū)筆記1

1、鋰離子電池讀書(shū)筆記鋰離子電池是鋰電池發(fā)展而來(lái)。所以在介紹鋰離子電池之前，先介紹鋰電池。舉例來(lái)講，以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負(fù)極是鋰。電池組裝完后電池即有電壓，不需充電。這種電池也可以充電，但循環(huán)性能不好，在充放電過(guò)程中容易形成鋰結(jié)晶，造成電池內(nèi)部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。一、 鋰電池發(fā)展過(guò)程鋰在已知金屬中原子量最小，標(biāo)準(zhǔn)電極電位最負(fù)，與適當(dāng)?shù)恼龢O材料匹配可構(gòu)成高能電池。20世紀(jì)60年代開(kāi)始鋰電池的研究受到重視。 70年代Li/MnO2和Li/CFx等鋰原電池實(shí)現(xiàn)了商品化，與傳統(tǒng)的原電池相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，成為新一代高能電池。

2、鋰二次電池的研究始于20世紀(jì)60、70年代，當(dāng)時(shí)主要集中在以金屬鋰及其合金為負(fù)極的鋰二次電池體系，正極采用的是過(guò)渡金屬硫化物和過(guò)渡金屬氧化物。如：Exxon公司的Li/TiS2體系，但這些電池最終亦未能實(shí)現(xiàn)商品化，主要原因：充電時(shí)，由于鋰的不均勻沉積，電極表面易形成鋰枝晶，穿過(guò)隔膜使正極與負(fù)極短路，以及金屬鋰較活潑，容易與電解液發(fā)生反應(yīng)，由此導(dǎo)致的電池性能衰減和安全性問(wèn)題難于解決。 80年代，人們開(kāi)始探索用可儲(chǔ)鋰的載體材料替代金屬鋰作為負(fù)極，研究了過(guò)渡金屬氧化物和碳類材料；同時(shí)，開(kāi)發(fā)了LiCoO2等含鋰正極材料。經(jīng)過(guò)近二十年的探索，在20世紀(jì)80年代末、90年代初誕生了以石墨化碳材料為負(fù)極，鋰

3、與過(guò)渡金屬的復(fù)合氧化物為正極的鋰二次電池鋰離子電池，開(kāi)創(chuàng)了鋰二次電池實(shí)用化的新時(shí)代。鋰二次電池發(fā)展過(guò)程1970s：負(fù)極：金屬鋰、鋰合金正極：過(guò)渡金屬硫化物(TiS2、MoS2) 、過(guò)渡金屬氧化物(V2O5、V6O13)、液體正極(SO2) 電解液：液體有機(jī)電解質(zhì)、固體無(wú)機(jī)電解質(zhì)(Li3N)體系：Li/LE/TiS2 、Li/SO21980s：負(fù)極：Li的嵌入物(LiWO2) 、Li的碳化物(LiC12)(焦炭)正極：聚合物正極、FeS2、硒化物(NbSe3)、LiCoO2、LiNiO2 、錳的氧化物電解液：聚合物電解質(zhì)、增塑的聚合物電解質(zhì)體系：Li/聚合物二次電池、Li/LE/MoS2 Li/

4、LE/NbSe3 、Li/LE/LiCoO2、Li/PE/V2O5,V6O13、Li/LE/MnO21994s:負(fù)極：無(wú)定形碳1995s:電解質(zhì)： PVDF凝膠電解質(zhì)1998s: 負(fù)極：新型合金 ；電解質(zhì)：全固態(tài)聚合物電解質(zhì)；體系：全固態(tài)鋰二次電池二、 鋰離子電池特點(diǎn)（一）與其他電池比較與鎳鎘、鎳氫電池相比，鋰離子電池的主要特點(diǎn)如下：鎳鎘電池鎳氫電池鉛酸電池鋰離子電池聚合物鋰離子電池重量能量密度（Wh/Kg）45-8060-12030-50110-160100-130循環(huán)壽命(至初始容量80%)1500300-500200-300500-2000300-500單體額定電壓（V）1.251.25

5、23.63.6過(guò)充承受能力中等低高非常低低月自放電率（室溫）20%30%5%10%10%由此可見(jiàn)，鋰離子電池具有輸出電壓高、能量密度高自放電率小、快速充放電、充電效率高、安全、循環(huán)性好等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)環(huán)境污染，是綠色電池。（二）幾種類型鋰離子電池的性能比較從目前使用的鋰離子電池主流技術(shù)來(lái)看，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和聚合物幾種類型，它們的不同材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得電池的性能也有不同。一、鈷酸鋰電池：在制備上的最大特點(diǎn)是，在充滿電后，仍有大量的鋰離子留在正極。也就是說(shuō)，負(fù)極上容納不了更多的附著在正極上的鋰離子，但在過(guò)充狀態(tài)下，正極上多余的鋰離子仍會(huì)向負(fù)極游動(dòng)，因不能完全容納便會(huì)在負(fù)極上形成金屬鋰，由

6、于這種金屬鋰是樹(shù)枝狀的晶體，因而被稱為枝晶，枝晶一旦形成，就會(huì)給刺穿隔膜提供機(jī)會(huì)。隔膜刺穿將形成內(nèi)部短路。由于電解液的主要成分是碳酸脂，閃電和沸點(diǎn)較低，這樣，在溫度較高的情況下就會(huì)燃燒甚至爆炸。控制鋰枝晶的形成在小容量鋰電池上比較容易，因此，鈷酸鋰電池目前僅限于便攜式電子設(shè)備等小容量電池，而不能用于動(dòng)力電池。二、錳酸鋰電池：錳酸鋰電池的材料具有一定的優(yōu)點(diǎn)，它可以保證在滿電狀態(tài)下，正極的鋰離子可以完全嵌入到負(fù)極炭孔中，而不是象鈷酸鋰那樣會(huì)在正極有一定殘留，這就從根本上避免了枝晶的產(chǎn)生。這是從理論上來(lái)認(rèn)識(shí)。實(shí)際上，錳酸鋰電池如果遭遇強(qiáng)大外力作用或者制備過(guò)程中偷工減料都有可能造成電池在充放電循環(huán)過(guò)程

7、中瞬間形成鋰離子快速移動(dòng)。在負(fù)極來(lái)不及完全接收鋰離子的情況下形成枝晶。避免這一后果要從電池出廠時(shí)的測(cè)試來(lái)保證。總之，檢測(cè)合格的錳酸鋰電池一般不會(huì)發(fā)生安全事故。因?yàn)?，錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)使其氧化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，即使外部短路(而非內(nèi)部短路)，也基本能避免析出金屬鋰引發(fā)燃燒和爆炸。三、磷酸鐵鋰電池：這是一種理想的動(dòng)力電池，可用于電動(dòng)工具和動(dòng)力汽車等，磷酸鐵鋰的理論容量是170mAh/g，做成材料的實(shí)際可達(dá)容量為160mAh/g。在安全性上，磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定高，電解液氧化能力低，因而安全性高;但其缺陷是電導(dǎo)率低，需要改性技術(shù)來(lái)提高，結(jié)果，體積過(guò)大，電解液用量多。而且，由于容量大，電池的一致性較差，目前，

8、磷酸鐵鋰技術(shù)還在研究中。四、聚合物鋰電池：在實(shí)際可用的理論比能量上有極大的提高，相對(duì)于鈷酸鋰電池，可以更好地發(fā)揮高容量作用，但從材料上來(lái)說(shuō)，聚合物電池也采用鈷酸鋰和有機(jī)電解液，所以并未根本解決安全性問(wèn)題。從使用角度來(lái)看，電池如果發(fā)生短路將產(chǎn)生過(guò)大電流。聚合物鋰電池的電解液為膠體，不易泄漏，也就排除了漏液的可能性，但將因此發(fā)生更猛烈的燃燒，因此，自燃是聚合物鋰電池的最大隱患。三、 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)鋰離子電池分為:圓柱形鋰離子電池、方形鋰離子電池、紐扣鋰離子電池、薄膜鋰離子電池。紐扣鋰離子電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常用于科研測(cè)試。薄膜鋰離子電池是鋰離子電池發(fā)展的最新領(lǐng)域，其厚度可達(dá)毫米甚至微米級(jí)，常用于銀行

9、防盜跟蹤系統(tǒng)、電子防盜保護(hù)、微型氣體傳感器、微型庫(kù)倫計(jì)等微型電子設(shè)備。四、 鋰離子電池的組成與分類鋰離子電池分為五部分：正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液、外殼。鋰離子電池主要組分常見(jiàn)材料重要組分常見(jiàn)材料材料實(shí)例正極嵌鋰過(guò)渡金屬氧化物鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元素復(fù)合材料、磷酸鐵鋰負(fù)極活性物質(zhì)為石墨或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳人造墨石、天然墨石、石墨化碳材料電解液LiPF6的烷基碳酸脂搭配高分子材料乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等隔膜聚烯微多孔膜PE、PP或它們的復(fù)合膜，PP/PE/PP三層隔膜外殼金屬鋼、鋁、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜正極：正極材料選擇的基本考慮：在充放電時(shí)晶體結(jié)構(gòu)保持不

10、變或變化可逆；具有較大的嵌鋰容量；較高的氧化還原電勢(shì)；高度的化學(xué)穩(wěn)定性。負(fù)極：理想的鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)滿足幾個(gè)特點(diǎn)，一是大量鋰離子能夠快速、可逆的脫出和嵌入，以便得到高的容量密度；二是嵌入、脫出的可逆性好，主體結(jié)構(gòu)沒(méi)有或變化很??；三是嵌入、脫出的過(guò)程中，電極電位變化盡量小，保持電池電壓的平穩(wěn)；四是電極材料具有良好的表面結(jié)構(gòu)，固體電解質(zhì)中間相穩(wěn)定、致密；五是鋰離子在電極材料中具有較大擴(kuò)散系數(shù)，變化小，便于快速充放電。碳材料存在安全隱患因?yàn)榭赡茉谔茧姌O表面析出金屬鋰，與電解液反應(yīng)產(chǎn)生可燃?xì)怏w混合物，而鈦酸鋰容量高，充放電體積變化小，能夠提高電池的循環(huán)性能和使用壽命，可以快速地充放電，因此，鈦酸鋰

11、成負(fù)極發(fā)展新方向。電解液：鋰離子電池對(duì)溶劑的要求有安全性、氧化穩(wěn)定性、與負(fù)極的相容性、導(dǎo)電性等，總體要求溶劑具有較高的介電常數(shù)、降低的粘度等特征。溶劑主要由主溶劑和添加劑組成。常用溶劑性能表溶劑名稱溶劑簡(jiǎn)稱介電常數(shù)粘度（mPas）熔點(diǎn)（）沸點(diǎn)（）分解電壓（V）乙烯碳酸脂EC901.9372385.8丙烯碳酸脂PC6502.5-492425.8二甲基碳酸脂DMC3.10.293905.7二乙基碳酸脂DEC2.80.75-431275.5乙基甲基碳酸脂EMC2.90.65-55108-二甲醚DME7.20.46-58844.9電解液是鋰離子電池的主要組成成分之一，是實(shí)現(xiàn)鋰離子在正負(fù)極遷移的媒介，對(duì)

12、鋰電容量、工作溫度、循環(huán)效率以及安全性都有重要影響。通常電解液占電池重量和體積的比重分別為15%、32%，對(duì)其純度和雜質(zhì)含量的要求特別高，生產(chǎn)過(guò)程中需要高純的原料和必要的提純工藝。電解質(zhì)材料分為液態(tài)電解質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì)。液態(tài)電解質(zhì)，又稱電解液，一般有高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽（主要是LiPF6）、主要的添加劑等原料，在一定條件下，按一定比例配置而成的。固態(tài)電解質(zhì)，電解質(zhì)為固體聚合物，以固體聚合物為電解質(zhì)的鋰離子電池稱為聚合物鋰離子電池。對(duì)于液體電解質(zhì)材料而言，需要滿足以下條件：（1） 在較寬的溫度范圍內(nèi)為液體并具有較高的鋰離子電導(dǎo)率，達(dá)到或接近10-2S/cm，以滿足不同應(yīng)用條件下的要求。（2

13、） 具有較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，蒸氣壓低，不易蒸發(fā)和分解，與電池體系的其他材料不發(fā)生反應(yīng)。（3） 具有較寬的電化學(xué)窗口，可以達(dá)到甚至超過(guò)4.5V(vsLi/Li+)。（4） 毒性低，使用安全。（5） 制備及純化容易，制備成本低。隔膜:隔膜是鋰離子電池中的關(guān)鍵內(nèi)層組織。隔膜的主要作用是隔離正負(fù)極，并使電池內(nèi)部的電子不能自由穿過(guò)，而能夠讓電解液中的離子在正負(fù)極間自由通過(guò)。隔膜的性能及其對(duì)電池性能的影響隔膜的性能隔膜所起的作用影響電池的性能隔離性正負(fù)極顆粒的自動(dòng)隔離避免短路和微短路電子絕緣性阻止活性物質(zhì)的遷移避免自放電，延長(zhǎng)壽命一定的孔徑和孔隙率鋰離子有很好的透過(guò)性低內(nèi)阻和高離子傳導(dǎo)率可大電流充

14、放電化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性耐濕性和耐腐蝕性穩(wěn)定的存在于溶劑和電解液中電池的長(zhǎng)壽命電解液的侵潤(rùn)性足夠的吸液保濕能力足夠的離子導(dǎo)電性高循環(huán)次數(shù)力學(xué)性能和防震能力防止外力或者是電極枝晶使隔膜破裂壽命長(zhǎng)自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能好溫度升高時(shí)自動(dòng)閉孔安全性能好隔膜材料分為：多孔聚合物薄膜（如聚丙烯PP，聚乙烯PE，PP/PE/PP膜）、無(wú)紡布（玻璃纖維無(wú)紡布、合成纖維無(wú)紡布、陶瓷纖維紙等）、高空隙納米纖維膜、Separion隔膜、聚合物電解質(zhì)。外殼：分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負(fù)極引出端。分類方式類別特點(diǎn)/說(shuō)明按照電池外形圓柱形鋰離子電池目

15、前主要為18650（直徑18mm，長(zhǎng)度65mm）和26650（直徑26mm，長(zhǎng)度65mm）兩種型號(hào)，主要應(yīng)用于筆記本和電動(dòng)工具領(lǐng)域方形鋰離子電池種類較多，主要應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域扣式鋰離子電池可滿足計(jì)算機(jī)、攝像機(jī)等對(duì)高比容量和薄型化的要求按使用溫度高溫鋰離子電池主要應(yīng)用于軍工、航天等領(lǐng)域，民用領(lǐng)域主要是汽車的GPS領(lǐng)域常溫鋰離子電池目前商業(yè)化的鋰離子電池基本丟只能在-2045范圍內(nèi)工作按電解質(zhì)狀態(tài)液態(tài)鋰離子電池電解質(zhì)為有機(jī)溶劑+鋰鹽聚合物鋰離子電池聚合物的基體主要為HFP-PVDF、PEO、PAN和PMMA等全固態(tài)鋰離子電池還處在實(shí)驗(yàn)階段按外殼材質(zhì)鋼殼鋰離子電池密封性較好鋁殼鋰離子電池質(zhì)

16、量輕鋁塑膜鋰離子電池電池生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，電池的質(zhì)量比能量高按使用領(lǐng)域手機(jī)鋰離子電池目前市場(chǎng)容量大數(shù)碼相機(jī)鋰離子電池對(duì)電池低溫性能要求較高筆記本電腦鋰離子電池目前以圓柱形為主，隨著電腦薄型化的發(fā)展，近年來(lái)方形電池有取代圓柱形電池的趨勢(shì)電動(dòng)汽車鋰離子電池目前以圓柱形為主，隨著電腦薄型化的發(fā)展，近年來(lái)方形電池有取代圓柱形電池的趨勢(shì)按正極材料鈷酸鋰電池應(yīng)用最廣，振實(shí)密度高，比能量高，電壓平臺(tái)穩(wěn)，但是原來(lái)貴，對(duì)環(huán)境有污染，安全性差錳酸鋰電池應(yīng)用最廣，振實(shí)密度高，比能量高，電壓平臺(tái)穩(wěn)，但是原來(lái)貴，對(duì)環(huán)境有污染，安全性差磷酸鐵酸鋰電池比表面積大，能量密度高，循環(huán)性能好，材料批量化生產(chǎn)很難達(dá)到較高的一致性，低溫

17、放電性能不好按負(fù)極材料石墨電導(dǎo)性好，結(jié)晶度高，具有良好的層狀結(jié)構(gòu)適合Li的脫嵌，容量在300mAh/g以上，充放電效率90%以上，良好的充放電平臺(tái)軟碳結(jié)晶度低，晶粒尺寸小，與電解液相容性好，輸出電壓低，無(wú)明顯充放電平臺(tái)，不可逆容量較高，基本沒(méi)商業(yè)化硬碳Li嵌入不會(huì)引起膨脹，又良好的充放電循環(huán)性能，較高的比容量，可達(dá)到400mAh/g以上，并且低溫性能好，是理想的電動(dòng)汽車電池負(fù)極材料，日本已經(jīng)商業(yè)化鈦酸鋰“零應(yīng)變”材料，電位較高不會(huì)形成鋰枝晶，目前研究較熱，但由于脹氣問(wèn)題至今未得到大規(guī)模應(yīng)用硅基超高的比容量，但由于粉化問(wèn)題，無(wú)法真正使用，仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段五、 鋰離子電池工作原理鋰離子電池的工

18、作原理就是指其充放電原理。以典型的液態(tài)鋰離子為例，當(dāng)以石墨為負(fù)極材料，以LiCoO2為正極材料時(shí)，我們分析其充放電原理。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。此時(shí)正極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：正極反應(yīng)：LiCOO2Li1-XCOO2+xLi+xe-同樣道理，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回到正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。此時(shí)負(fù)極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:負(fù)極反應(yīng)

19、：6C+xLi+xe-LixC6在充放電過(guò)程中，鋰離子處于從正極負(fù)極正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就在搖椅的兩端來(lái)回運(yùn)動(dòng)。人們把這種電化學(xué)儲(chǔ)能體系形象地稱為“搖椅式電池”。鈦酸鋰可以作為鋰離子電池負(fù)極材料，與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外，它還可以用作正極，與金屬鋰或鋰合金負(fù)極組成1.5V的鋰二次電池。由于鈦酸鋰的高安全性、高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命和綠色環(huán)保的特點(diǎn)?？梢灶A(yù)見(jiàn)：鈦酸鋰材料在23年后，一定會(huì)成為新一代鋰離子電池的負(fù)極材料而被廣泛應(yīng)用在新能源汽車、電動(dòng)摩托車和要求高安全性、高穩(wěn)定性和長(zhǎng)周期的應(yīng)用領(lǐng)域。鈦酸鋰負(fù)

20、極鋰離子電池的工作原理可描述為：鋰離子電池在充電時(shí)，鋰離子從正極中脫出，通過(guò)電解質(zhì)和隔膜，嵌入到負(fù)極中；然后放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極中脫出，同樣通過(guò)電解質(zhì)和隔膜，再嵌入到正極中。如此反復(fù)循環(huán)，由于鋰離子在正、負(fù)極中有可以容納的相對(duì)固定的空間和位置，保證了電池充放電反應(yīng)具有很好的可逆性，從而也在一定程度上保證了電池的循環(huán)壽命和安全性能。鈦酸鋰負(fù)極鋰離子電池實(shí)質(zhì)上是一種鋰離子濃差電池，正負(fù)極材料由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。充電時(shí)，負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時(shí)電子的補(bǔ)償從外電路供給到碳負(fù)極，保證了負(fù)極的電荷平衡。放電時(shí)則正好相反，正極處于富鋰態(tài)，負(fù)極處于貧鋰態(tài)。六、 鋰離子電池安全性問(wèn)題安

21、全性問(wèn)題：在高電壓或高溫下(電池濫用(abuse)，發(fā)生“熱失控”，引起電池起火或爆炸。主要影響因素：負(fù)極材料與電解液的作用：石墨材料由于結(jié)晶度高，具有高度取向的石墨層狀結(jié)構(gòu)，對(duì)電解液敏感，與溶劑的相容性較差，溫度升高，嵌鋰狀態(tài)下的碳負(fù)極可與電解液發(fā)生放熱反應(yīng)使電解液分解。正極材料的熱分解和對(duì)電解液的氧化：在過(guò)充和高溫下，正極活性物質(zhì)會(huì)發(fā)生分解和對(duì)電解液的氧化反應(yīng)，這兩種反應(yīng)將產(chǎn)生大量的熱，如：當(dāng)LiCo1-xO2 的脫鋰量x >0.5時(shí)，在有機(jī)電解液中不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生失氧反應(yīng)，加速溶劑的氧化。電解液的熱分解：鋰離子電池一般使用的溶劑有PC、EC、EMC、DMC等均為有機(jī)易燃物，高溫下將發(fā)

22、生氧化和分解；在一定的電壓下溶劑也要發(fā)生分解，EC-DEC(1:1)、EC-DMC(1:1)、PC-DEC(1:1)的分解電壓依次為4.25、5.1、4.35；溶劑的含水量也有影響，水含量增高，可促進(jìn)SEI膜分解。隔膜：polyethylene的熔點(diǎn) 125 ，polypropylene155 ，當(dāng)溫度超過(guò)熔點(diǎn)，隔膜溶化，電池內(nèi)部短路，產(chǎn)生大量熱。鋰離子電池的安全性與充放電制度有著密切的關(guān)系。在濫用條件下（如過(guò)充）,由于極化過(guò)大電池內(nèi)部溫度將升高，隔膜于120發(fā)生閉孔作用后，由于熱傳遞的滯后效應(yīng)，溫度將繼續(xù)上升，正負(fù)極材料及電解液發(fā)生更迅速地分解，導(dǎo)致電池的燃燒和爆炸；當(dāng)電池過(guò)放至12時(shí)，作為

23、負(fù)極集流體的銅箔將開(kāi)始溶解，并于正極上析出，小于1時(shí)正極表面則開(kāi)始出現(xiàn)銅枝晶，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。解決的措施：設(shè)置充放電的控制電路；改善隔膜微孔的熱閉合性能；開(kāi)發(fā)熱穩(wěn)定性好的溶劑；開(kāi)發(fā)電解液的添加劑，提高阻燃效果；正負(fù)極材料的表面包覆改性；采用凝膠電解質(zhì)或固態(tài)聚合物電解質(zhì)。七、 鋰離子電池的使用（一） 充電方法國(guó)家規(guī)定鋰離子電池的充電電流為0.2C-1C，3.7V為鋰離子電池的標(biāo)稱電壓，4.2V為鋰離子電池的充電限制電壓，高于此電壓容易損壞電池。鋰離子電池充電分為兩個(gè)階段：先恒流充電，到接近充電限制電壓時(shí)改為恒壓充電。例一種800mAh容量的電池，電池以800mA(充電率為1C)恒流充電，開(kāi)始時(shí)

24、電池電壓以較大的斜率升壓，當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí)，改成4.2V恒壓充電，電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10-50C(各廠設(shè)定值不一，不影響使用)時(shí)，認(rèn)為接近充滿，可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動(dòng)定時(shí)器，過(guò)一定時(shí)間后結(jié)束充電)。（1）如何為新電池充電在使用鋰離子電池中應(yīng)注意的是，電池放置一段時(shí)間后則進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)容量低于正常值，使用時(shí)間亦隨之縮短。但鋰離子電池很容易激活，只要經(jīng)過(guò)35次正常的充放電循環(huán)就可激活電池，恢復(fù)正常容量。由于鋰離子電池本身的特性，決定了它幾乎沒(méi)有記憶效應(yīng)。因此新鋰離子電池在激活過(guò)程中，是不需要特別的方法和設(shè)備的。對(duì)于鋰離子電池的“激活”問(wèn)題，眾

25、多的說(shuō)法是：充電時(shí)間一定要超過(guò)12小時(shí)，反復(fù)做三次，以便激活電池。這種“前三次充電要充12小時(shí)以上”的說(shuō)法，明顯是從氫化物-鎳電池和鎘鎳電池延續(xù)下來(lái)的說(shuō)法。鋰離子電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區(qū)別，而且過(guò)充和過(guò)放電會(huì)對(duì)鋰離子電池，特別是液體鋰離子電池造成巨大的傷害。因而充電最好按照標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)方法充電，特別是不要進(jìn)行超過(guò)12個(gè)小時(shí)的超長(zhǎng)充電（充電器顯示充滿即可）。此外，鋰離子電池在電池充滿后都會(huì)自動(dòng)停充，并不存在氫化物-鎳電充電器所謂的持續(xù)10幾小時(shí)的“涓流”充電。也就是說(shuō)，如果鋰離子電池在充滿后，放在充電器上也是白充。而誰(shuí)都無(wú)法保證電池的充放電保護(hù)電路的特性永不變化和質(zhì)量的萬(wàn)無(wú)一失，所

26、以電池將長(zhǎng)期處在危險(xiǎn)的邊緣徘徊，所以不應(yīng)該長(zhǎng)期充電。此外，鋰離子電池同樣也不適合過(guò)放電，過(guò)放電對(duì)鋰離子電池同樣也很不利。（2）正常使用中應(yīng)該何時(shí)開(kāi)始充電經(jīng)?？梢砸?jiàn)到這種說(shuō)法，因?yàn)槌浞烹姷拇螖?shù)是有限的，所以應(yīng)該將鋰離子電池的電盡可能用光再充電，其實(shí)鋰離子電池的壽命與這無(wú)關(guān)。下面可以舉例一個(gè)關(guān)于鋰離子電池充放電循環(huán)的實(shí)驗(yàn)表，關(guān)于循環(huán)壽命的數(shù)據(jù)列出如下：循環(huán)壽命(10%DOD):>1000次循環(huán)壽命 (100%DOD):>200次其中DOD是放電深度的英文縮寫(xiě)。從表中可見(jiàn)，可充電次數(shù)和放電深度有關(guān)，10%DOD時(shí)的循環(huán)壽命要比100%DOD的要長(zhǎng)很多。當(dāng)然如果折合到實(shí)際充電的相對(duì)總?cè)萘浚?0%*1000=100，100%*200=200，后者的完全充放電還是要比較好一些。因此，在正常情況下，應(yīng)該有保留地按照電池剩余電量用完再充的原則充電，但電池剩余電量用完再充的原則也要避免電池的過(guò)放電。（3）不同電池充電電壓要求（二）保存方法鋰離子電池存在自放電現(xiàn)象，如果電池電壓在3.6V以下長(zhǎng)時(shí)間保存，會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)放電而破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少電池壽命。因此長(zhǎng)期保存的鋰離子電池應(yīng)當(dāng)每36個(gè)月補(bǔ)電一次，即充電到電壓為3.83.9V（鋰電池最佳儲(chǔ)存電壓為3.85V左右）為宜，不宜充滿。鋰離子電池的應(yīng)用溫度范圍很廣，在北方的冬天室外，仍然可以使用，但容量會(huì)降低很多，如果回到室溫的條件