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Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences 锂离子电池简介 谢杰 2010年5月 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences 基本内容 1. 锂离子电池的构成 锂离子电池工作原理 电池的记忆效应 前三次充电是否需要充12~14h 使用中的安全问题 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences n 锂离子电池与我们的生活息息相关 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences 电池类型 酸性电池 镍镉电池 镍氢电池 液态锂电池 聚合物锂电池 安全性 好 好 好 好 优 工作电压/V 2 1.2 1.2 3.7 3.7 重量比能量/(W·h/kg) 35 41 50～80 120～160 140～180 体积比能量/(W·h/L) 80 120 100～200 200～280 320 循环寿命 300 300 500 500 500 工作温度/℃ 20～60 20～60 20～60 0～60 0～60 记忆效应 无 有 无 无 无 自放电 0 10 30 5 5 毒性 有毒 有毒 轻毒 轻毒 无毒 形状 固定 固定 固定 固定 任意形状 锂离子电池的优点 注：聚合物锂电池在低温下电阻较大，难以提供瞬时大电流 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences n Nature,2001,414(6861): 359-367 锂电池优异的能量密度 体积比能量和质量比能量都很出色 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences n 锂离子电池的市场情况 电子消费和混合动力汽车市场上锂离子电池的销售进展，每年10亿计的锂离子电池被生产出来 锂离子混合动力汽车（HEV）市场的发展 Journal of Power Sources 195 (2010) 2419–2430 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences n 锂离子电池的组成 锂离子电池一般由五大部分组成，分别是：正极材料、负极材料、隔膜、电解质、电池壳体。 锂离子电池形状和组成示意图 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences 锂离子电池工作原理 正极反应： LiMO2 Li1-xMO2+xLi++xe- 负极反应 ： nC+xLi++xe- LixCn 电池反应： LiMO2+nC Li1-xMO2+ LixCn 充电 放电 充电 放电 充电 放电 正极和负极相当于锂离子的两个临时仓库，一个电势高，一个电势低。充电的时候，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入到负极；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经电解质嵌入到正极。这种循环被形象的称为“摇椅机制” 摇椅电池 Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences 电池的记忆效应 锂离子电池无记忆效应，无需专门充放电 引自/files/2003/12/02/77481.shtml 镍镉电池记忆效应的形成原因： Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences 锂离子电池前三次充放电 放电容量 电压 标准充电（4~5h） 充电14h 第一次充放电 4.18V/924mAh 413V/903mAh 第二次充放电 4.17V/920mAh 415V/910mAh 第三次充放电 4.15V/918mAh 416V/908mAh 实验样品：波导936，标称容量900mAh 锂电池需要激活，但这是工厂的事，出厂的电池都是经过激活了的（分容），并不需要用户充放电三次12~14h来激活电池，新电池充满即可使用。 ＊延长充电时间对电池容量无明显影响 引自/files/2002/10/10/7765.shtml /changshi/200810/477.html Institute of Metal Resear