鉅大LARGE | 點擊量：332次 | 2024年01月12日
鋰離子電池的使用和維護以及鋰離子電池的優(yōu)缺點介紹
在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。鋰系電池分為鋰離子電池和鋰離子電池。手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰離子電池，而真正的鋰離子電池由于危險性大，很少應用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池（Li-ion，LithiumIonBattery）：鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應等優(yōu)點，因而得到了普遍應用現(xiàn)在的許多數(shù)碼設備都采用了鋰離子電池作電源，盡管其價格相對來說比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰離子電池幾乎沒有記憶效應以及不含有毒物質等優(yōu)點也是它廣泛應用的重要原因。
鋰離子電池的使用與維護：
鋰離子電池充電
在使用鋰離子電池中應注意的是，電池放置一段時間后則進入休眠狀態(tài)，此時容量低于正常值，使用時間亦隨之縮短。但鋰離子電池很容易激活，只要經(jīng)過35次正常的充放電循環(huán)就可激活電池，恢復正常容量。由于鋰離子電池本身的特性，決定了它幾乎沒有記憶效應。因此用戶手機中的新鋰離子電池在激活過程中，是不要特別的方法和設備的。對鋰離子電池充電，應使用專用的鋰離子電池充電器。鋰離子電池充電采用恒流/恒壓方式，先恒流充電，到接近終止電壓時改為恒壓充電。如一種800mA.h容量的電池，其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA（充電率為1C）恒流充電，開始時電池電壓以較大的斜率上升，當電池電壓接近4.2V時，改成4.2V恒壓充電，鋰離子電池電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10C（約80mA）時，認為接近充滿，可以終止充電（有的充電器到10C后啟動按時器，過一按時間后結束充電）。不能用充鎳鎘電池的充電器（充三節(jié)鎳鎘電池的）來充鋰離子電池（雖然額定電壓相同，都是3.6V），由于充電方式不同，容易造成過充。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
（1）充電電壓：充滿電時的終止充電電壓與電池負極材料有關，焦炭為4.1V，而石墨為4.2V，一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。在充電時應注意4.1V的電池不能用4.2V的充電器充電，否則會有過充危險（4.1V與4.2V的充電器所用的充電器IC不同）。鋰離子電池對充電的要求是很高的，它要求精密的充電電路以保證充電的安全。終止充電電壓精度允差為額定值的1%（例如，充4.2V的鋰離子電池，其允差為0.042V），過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。
（2）充電電流：鋰離子電池充電電流應根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議，并要求有限流電路以免發(fā)生過流（過熱）。一般常用的充電率為0.25～1C，推薦的充電電流為0.5C（C是電池的容量，如標稱容量1500mA.h的電池，充電電流0.5*1500=750mA）。在大電流充電時往往要檢測電池溫度，以防止因過熱而損壞電池或出現(xiàn)爆炸。
（3）充電溫度：對電池充電時，其環(huán)境溫度不能超過產(chǎn)品特性表中所列的溫度范圍。電池應在0～45℃溫度范圍內進行充電，遠離高溫（高于60℃）和低溫（-20℃）環(huán)境。
鋰離子電池在充電或放電過程中若發(fā)生過充、過放或過流時，會造成電池的損壞或降低使用壽命。為此開發(fā)出各種保護元件及由保護IC組成的保護電路，它安裝在電池或電池組中，使電池獲得完善的保護。但是在使用中應盡可能防止過充電及過放電。例如，手機電池在充電過程中，快充滿時應及時與充電器進行分離。放電深度淺時，循環(huán)壽命會明顯提高。因此在使用時，不要等到手機上出現(xiàn)電池不足的信號時才去充電，更不要在出現(xiàn)此信號時繼續(xù)使用，盡管出現(xiàn)此信號時還有一部分殘余容量可供使用。
鋰離子電池放電
放電終止電壓：鋰離子電池的額定電壓為3.6V（有的產(chǎn)品為3.7V），終止放電電壓為2.5-2.75V（電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同）。電池的放電終止電壓不應小于2.5（n是串聯(lián)的電池數(shù)），低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過放，過放會使電池壽命縮短，嚴重時會導致電池失效。電池不用時，應將電池充電到保有20%的電容量，再進行防潮包裝保存，3～6個月檢測電壓1次，并進行充電，保證電池電壓在安全電壓值（3V以上）范圍內。
放電電流：鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時內部會出現(xiàn)較高的溫度而損耗能量，減少放電時間，若電池中無保護元件還會出現(xiàn)過熱而損壞電池。因此電池生產(chǎn)廠給出最大放電電流，在使用中不能超過產(chǎn)品特性表中給出的最大放電電流。
放電溫度：不同溫度下的放電曲線是不同的。在不同溫度下，鋰離子電池的放電電壓及放電時間也不同，電池應在-20℃到+60℃溫度范圍內進行放電（工作）。
貯存和運輸
鋰離子電池可貯存在溫度為-5～35℃，相對濕度不大于75%的清潔、干燥、通風的環(huán)境中，應防止與腐蝕性物質接觸，遠離火源及熱源，不要置于陽光直射的地方，不能隨意拆卸電池。電池若長期貯存，電池電量應保持標稱容量的30%～50%，推薦貯存的電池每6個月充電一次。
電池應包裝成箱進行運輸，在運輸過程中應防止劇烈振動、撞擊或擠壓，防止日曬雨淋，可使用汽車、火車、輪船、飛機等交通工具進行運輸。
短路
有關鋰離子電池的安全問題，請各位朋友重視。鋰離子電池在充電過程中很容易發(fā)生短路情況。雖然大多數(shù)鋰離子電池都帶有防短路的保護電路，還有防爆線。但很多情況下，這個電路在各種情況下，不一定會起用途。防爆線能起的用途也很有限。
過充
所有的鋰離子電池，包括聚合物鋰離子電池、鋰鐵電池等等，都非常害怕過充。鋰離子電池假如充電時間過長，發(fā)生的爆炸的可能性就會加大。鋰的化學性質非常活潑，很容易燃燒，當電池充放電時，電池內部持續(xù)升溫，活化過程中所出現(xiàn)的氣體膨脹，使電池內壓加大。壓力達到一定程度，如外殼有傷痕，即會破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸。所以，大家在使用鋰離子電池的時候要非常注意安全。
充電注意事項
鋰離子電池過度充放電會對正負極造成永久性損壞。過度放電導致負極碳片層結構出現(xiàn)塌陷，而塌陷會造成充電過程中鋰離子無法插入；過度充電使過多的鋰離子嵌入負極碳結構，而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。充電量等于充電電流乘以充電時間，在充電控制電壓一定的情況下，充電電流越大（充電速度越快），充電電量越小。電池充電速度過快和終止電壓控制點不當，同樣會造成電池容量不足，實際是電池的部分電極活性物質沒有得到充分反應就停止充電，這種充電不足的現(xiàn)象隨著循環(huán)次數(shù)的新增而加劇。
鋰離子電池的安全特性：
關于鋰離子電池安全性能的考核指標，國際上規(guī)定了非常嚴格的標準，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應該滿足以下條件：
（1）短路：不起火，不爆炸
（2）過充電：不起火，不爆炸
（3）熱箱試驗：不起火，不爆炸（150℃恒溫10min）
（4）針剌：不爆炸（用Ф3mm釘穿透電池）
（5）平板沖擊：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高處砸向電池）
鋰離子電池的優(yōu)點：
（1）電壓高單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V（磷酸鐵鋰的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。
（2）比能量大能達到的實際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達到150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。
（3）循環(huán)壽命長一般均可達到500次以上，甚至1000次以上，磷酸鐵鋰的可以達到2000次以上。關于小電流放電的電器，電池的使用期限，將倍增電器的競爭力。
（4）安全性能好無公害，無記憶效應。作為Li-ion前身新型鋰離子電池的鋰離子電池，因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路，縮減了其應用領域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素：部分工藝（如燒結式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為記憶效應，嚴重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。
（5）自放電小室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。
（6）快速充電1C充電30分鐘容量可以達到標稱容量的80%以上，磷鐵電池可以達到10分鐘充電到標稱容量的90%。
（7）工作溫度工作溫度為-25~45C，隨著電解液和正極的改進，期望能擴寬到-40~70C。
（6）焚燒：不爆炸（煤氣火焰燒烤電池）
鋰離子電池的缺點：
（1）衰老：與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數(shù)有關，也與溫度有關。這種衰退的現(xiàn)象可以用容量減小表示，也可以用內阻升高表示。因為與溫度有關，所以在工作電流高的電子產(chǎn)品更容易體現(xiàn)。用鈦酸鋰取代石墨似乎可以延長壽命。儲存溫度與容量永久損失速度的關系：
（2）回收率：大約有1%的出廠新品因種種原因要回收。
（3）不耐受過充：過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導致電池壽命短。
（4）不耐受過放：過放電時，電極脫嵌過多鋰離子，可導致晶格坍塌，從而縮短壽命。
