武汉中电通电力设备有限公司
(1)按原理分
锂电池分为一次电池和二次电池两类,目前在照相机等耗电量较低的电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池,而在摄像机、数码相机、手机及笔记本电脑等耗电量较大的电子产品中则使用可充放电的二次锂电池,即锂离子电池。
①不可充电的锂电池。目前常用的有锂二氧化锰电池、锂亚硫酰氯电池及锂和其他化合物电池。本文仅介绍最常用的锂-二氧化锰电池( LiMnO2 )。
锂二氧化锰电池是一种以锂为阳极、 以氧化锰为阴极,并采用有机电解液的一-次性电池。该电池的主要特点是电池电压高,额定电压为3V (是一般碱性电池的2倍) ; 终止放电电压为2V ;比能量大;放电电压稳定可靠;有较好的储存性能(储存时间3年以上)、自放电率低(年自放电率≤2%) ;工作温度范围-20~ 60°C.该电池可以做成不同的外形以满足不同要求,它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。
②可充电锂离子电池。可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池,但它较为“娇气”，在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此,在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池充电要求很高,要保证终止电压精度在1%之内,目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的集成电路,以保证安全、可靠、快速地充电。
现在手机已十分普遍,手机中一部分是镍氢电池，但灵巧型的手机则是锂离子电池。正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池,它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式,并且有由几个电池串联在一起组成的电池组。锂离子电池的额定电压为3.6V (有的产品为3.7V )。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关。一般为4.1V或4.2V. 现在使用的大部分是4.2V的,锂离子电池的终止放电电压为2.5~ 2.75V (电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有不同)。低于终止放电电压继续放电称为过放,过放对电池会有损害。
锂离子电池充电分为两个阶段,先恒流充电,到接近终止电压时改为恒压充电,以800mA.h容量的电池为例,其终止充电电压为4.2V。电池以800mA (充电率为1C )恒流充电,开始时电池电压以较大的斜率升压,当电池电压接近4.2V时,改成4.2V恒压充电,电流渐降,电压变化不大,到充电电流降为1/10C ( 约80mA)时,认为接近充满,可以终止充电(有的充电器到1/10C后启动定时器,过一定时间后结束充电)。锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时,会造成电池的损坏或降低使用寿命。
锂离子电池在放电方面应注意以下几点。
a.锂离子电池放电电流不能超过产品特性表中给出最大放电电流。放电电流较大时,会产生较高的温度(损耗能量) , 减少放电时间,若电池中无保护元件会产生过热而损坏电池。
b.不同温度下放电曲线是不同的。在不同的温度下，其放电电压及放电时间也不同。在- 20°C放电时情况最差。
( 2 )根据锂离子电池所用电解质材料分根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池( LIB )和聚合物锂离子电池( LIP )两大类。
液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2 ,负极使用各种碳材料如石墨,同时使用铝、铜作集流体。它们的主要区别在于电解质的不同,锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是”胶态”的，目前大部分采用聚合物胶体电解质。
由于聚合物锂离子电池使用了胶体电解质不会像液体电解液泄漏,所以装配很容易,使得整体电池很轻、很薄。也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题,因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳,从而可以提高整个电池的比容量;聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料,其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50%以上。
此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。
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