锂离子电池原理图9.pdf

所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的 化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之 间的转移来完成电池充放电工作的独特机理的锂离子电池形象地称 为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。 锂离子电池的内部结构如下图所示： 此主题相关图片如下： 电池由正极锂化合物、中间的电解质膜及负极碳组成。 ◎当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。一般 采用嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。 ◎做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种 碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包 括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz等。 ◎电解质采用 LiPF6 的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙 基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的高分子材料。 ◎隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，采用PP/PE/PP三层隔膜 优点是熔点较低，具有较高的抗穿刺强度，起到了过热保险作用。 ◎外壳采用钢或铝材料，具有防爆的功能。 锂离子电池的额定电压为3.6V。电池充满时的电压（称为终止充电电压） 一般为4.2V；锂离子电池终止放电电压为2.75V。如果锂离子电池在使用过程中 电压已降到2.75V后还继续使用，则称为过放电，对电池有损害。 锂电池充电原理： 锂离子电池充电原理图： 此主题相关图片如下： 其中：Iconst：恒流充电电流； Ipre：预充电电流； Ifull：充满判断电流； Vconst：恒压充电电压；＝ Vmin：预充结束电压及短路判断电压 锂离子电池比较骄贵。如果不满足其充电及使用要求，很容易出现爆炸，寿 命下降等现象。因为锂离子电池对温度、过压、过流及过放电很敏感，所以所有 的电池内部均集成了热敏电阻（监控充电温度）及防过压、过流、过放电保护电 路。 图一为标准锂离子电池充电原理曲线，锂离子电池的充电过程分三个阶段： 预充电阶段；恒流充电阶段；恒压充电阶段。 预充电阶段是在电池电压低于3V时，电池不能承受大电流的充电。这时有 必要以小电流对电池进行浮充；当电池电压达到3V时，电池可以承受大电流的 充电了。这时应以恒定的大电流充电。以使锂离子快速均匀转移，这个电流值越 大，对电池的充满及寿命越有利；当电池电压达到4.2V时，达到了电池承受电 压的极限。这时应以4.2V的电压恒压充电。这时充电电流逐渐降低。当充电电 流小于30mA时，电池即充满了。这时要停止充电。否则，电池因过充而降低寿 命。恒压充电阶段要求电压控制精度为1%。依国家标准，锂离子电池要能在1C 的充电电流下，可以循环充放电500次以上。依一般的电池使用三天一充。这样 电池的寿命应在4年。 但用户在使用电池的时候往往发现，原装电池在使用1年，甚到半年左右的 时间就报废了，这是因为简单的充电方式惹得祸。下面将以最简单的充电原理分 析一下为什么会对锂电池有损害： 此主题相关图片如下： 图二为恒压式充电原理图。由图看出： 当没电的电池插在这种充电器上时，充电器即以最大的电流为电池充电。如 果在锂离子电池最虚弱的低压时（低于2.5V）就以大电流冲击，将会严重损害 电池的寿命。 另外，这类的充电器均为直接市电220V接入，转换为5V的低压直流。因为 转换效率低下，会产生大量的热。热量直接叠加在了电池上，使电池温度过高， 这对电池有很大损害 第一节 锂离子电池的基本知识 一般而言,锂离子电池有三部分构成: 1.锂离子电芯 2.保护电路(PCM) 3.外壳即胶壳 电池的分类 从锂离子电池与手机配合情况来看,一般分为外置电池和内 置电池,这种叫法很容易理解,外置电池就是直接装在手上背 面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而内