鋰離子電池-電芯知識(shí)培訓(xùn)，來(lái)源：微信公眾號(hào)“材料匠” ID：cailiaojiang123

國(guó)際國(guó)內(nèi)關(guān)于鋰離子電池的安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)及其標(biāo)準(zhǔn)：

GB（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）;

UL（Underwriter Laboratory)美國(guó)安全認(rèn)證機(jī)構(gòu);

CE（COMMUNATE EUROPIEA歐共體的縮寫）。表示該商品符合安全、衛(wèi)生、環(huán)保和消費(fèi)者保護(hù)等一系列歐洲指令的要求。證實(shí)該產(chǎn)品已通過(guò)了相應(yīng)的合格評(píng)定程序或制造商的合格聲明，是該產(chǎn)品被允許進(jìn)入歐盟市場(chǎng)銷售的“通行證”;

企業(yè)內(nèi)部的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，一旦通過(guò)各個(gè)企業(yè)的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，表明具有向該企業(yè)供貨的能力，并基本達(dá)成供貨意向。如：MOTOROLA、SAMSUNG。

UL安全認(rèn)證的測(cè)試項(xiàng)目

UL（Underwriter Laboratory)在認(rèn)證過(guò)程中所要進(jìn)行的項(xiàng)目及其測(cè)試目標(biāo)值有：

電性能方面包括：

短路測(cè)試。不爆炸，不起火，外部溫度不超過(guò)150℃

過(guò)充測(cè)試。不爆炸，不起火。

過(guò)放測(cè)試。不爆炸，不起火。

機(jī)械性能方面包括：

擠壓測(cè)試。不爆炸，不起火。

重物沖擊測(cè)試。不爆炸，不起火。

高頻振蕩測(cè)試。不爆炸，不起火；不漏氣或漏液。

振動(dòng)測(cè)試。不爆炸，不起火；不漏氣或漏液。

環(huán)境適應(yīng)性能包括：

熱沖擊測(cè)試。不爆炸，不起火。

溫度循環(huán)測(cè)試。不爆炸，不起火。不漏氣或漏液

低壓測(cè)試。不爆炸，不起火。不漏氣或漏液

GB要求的安全性能測(cè)試項(xiàng)目

GB（國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn))所規(guī)定進(jìn)行的安全性能測(cè)試項(xiàng)目：

電性能方面包括：

短路測(cè)試。不爆炸，不起火，外部溫度不超過(guò)150℃

過(guò)充測(cè)試。不爆炸，不起火。

機(jī)械性能方面包括：

重物沖擊測(cè)試。不爆炸，不起火。允許變形。

振動(dòng)測(cè)試。無(wú)明顯損傷、漏液、冒煙、或爆炸，電池電壓不低于N*3.6V

碰撞測(cè)試。無(wú)明顯損傷、漏液、冒煙、或爆炸，電池電壓不低于N*3.6V

環(huán)境適應(yīng)性能包括：

熱沖擊測(cè)試。不爆炸，不起火。

恒定濕熱性能。不爆炸，不起火；不漏氣或漏液。

電池基本知識(shí)

1、什么是電池？

電池是一種能源。當(dāng)它正負(fù)極連接在用電器上時(shí)，因?yàn)檎?fù)極之間存在電勢(shì)之差，電流從正極流向負(fù)極，儲(chǔ)存在電池中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能釋放出來(lái)，一只電池必然由兩種不同電化學(xué)活性的物質(zhì)組成正負(fù)兩極，正負(fù)極活性物質(zhì)之間的電動(dòng)勢(shì)差形成電池的電壓，根據(jù)其電化學(xué)系統(tǒng)的不同，各種類型的電池電壓各有不同。

2、一次電池和充電電池有什么區(qū)別?

電池內(nèi)部的電化學(xué)設(shè)計(jì)決定了該類型的電池是否可充。根據(jù)它們的電化學(xué)成分和電極的結(jié)構(gòu)可知，可充電電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間所發(fā)生的反應(yīng)是可逆的。理論上，這種可逆性是不會(huì)受循環(huán)次數(shù)的影響，既然充放電會(huì)在電極的體積和結(jié)構(gòu)上引起可逆的變化，那么可充電電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)就支持這種變化。而一次電池在給定的電池環(huán)境中兩個(gè)電極之間的電化學(xué)反應(yīng)是不可逆的，因此，不可以將一次電池拿來(lái)充電，這種做法很危險(xiǎn)也很不經(jīng)濟(jì)。如果需要反復(fù)使用，應(yīng)選擇真正的循環(huán)次數(shù)在1000次左右的充電電池，這種電池又稱為二次電池。

另一明顯的區(qū)別就是二次電池具有較高的比能量和負(fù)載能力，但自放電率較大。一次電池能量密度遠(yuǎn)比二次電池高。然而他們的負(fù)載能力相對(duì)要小。

3、充電電池是怎樣實(shí)現(xiàn)它的能量轉(zhuǎn)換？

每種電池都具有電化學(xué)轉(zhuǎn)換的能力，即將儲(chǔ)存的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。就二次電池而言(另一術(shù)語(yǔ)也稱可充電便攜式電池)，在放電過(guò)程中，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能；而在充電過(guò)程中，又將電能重新轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。這樣的過(guò)程根據(jù)電化學(xué)系統(tǒng)不同，一般可充放電500次以上。

Li-ion是一種新型的可充電便攜式電池。它的額定電壓為3.6—3.8V。他的放電電壓會(huì)隨放電的深度而逐漸下降。

4、什么是Li-ion電池？

Li-ion是鋰電池發(fā)展而來(lái)。所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰電池。鋰電池的正極材料是鋰金屬。負(fù)極材料是碳材。按照大家習(xí)慣上的命名規(guī)律，我們稱這種電池為鋰電池。

Li-ion的正極材料是氧化鋰鈷，負(fù)極材料是碳材。電池通過(guò)正極產(chǎn)生的鋰離子在負(fù)極碳材中的嵌入與遷出來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的充放電過(guò)程，所以人們稱之為L(zhǎng)i-ion。

5、Li-ion電池的工作原理是什么？

鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌（習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示）。在充放電過(guò)程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為“搖椅電池”。

鋰離子電池能量密度大，平均輸出電壓高。自放電小，每月在10%以下。沒(méi)有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃～60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達(dá)100%，而且輸出功率大。使用壽命長(zhǎng)。沒(méi)有環(huán)境污染，被稱為綠色電池。

充電是電池重復(fù)使用的重要步驟，鋰離子電池的充電過(guò)程分為兩個(gè)階段：恒流快充階段（指示燈呈紅色或黃色）和恒壓電流遞減階段（指示燈呈綠色）。恒流快充階段，電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓，隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段，電壓不再升高以確保不會(huì)過(guò)充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到0，而最終完成充電。電量統(tǒng)計(jì)芯片通過(guò)記錄放電曲線可以抽樣計(jì)算出電池的電量。鋰離子電池在多次使用后，放電曲線會(huì)發(fā)生改變，鋰離子電池雖然不存在記憶效應(yīng)，但是充電不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重影響電池性能。

鋰離子電池過(guò)度充放電會(huì)對(duì)正負(fù)極造成永久性損壞。過(guò)度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而塌陷會(huì)造成充電過(guò)程中鋰離子無(wú)法插入；過(guò)度充電使過(guò)多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu)，而造成其中部分鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái)。

充電量等于充電電流乘以充電時(shí)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(guò)快和終止電壓控制點(diǎn)不當(dāng)，同樣會(huì)造成電池容量不足，實(shí)際是電池的部分電極活性物質(zhì)沒(méi)有得到充分反應(yīng)就停止充電，這種充電不足的現(xiàn)象隨著循環(huán)次數(shù)的增加而加劇。

6、HYB公司Li-ion電池的主要結(jié)構(gòu)是怎樣的？

Li-ion電池主要有以下幾部分組成:

1） 鋼殼電池： 電池上下鋼質(zhì)蓋板，直通鋼質(zhì)殼身，鋁質(zhì)鉚釘；

鋁殼：鋁質(zhì)頂板，鋁質(zhì)殼身，鋼質(zhì)鉚釘。

2） 正極——鈷酸鋰的活性物質(zhì)及鋁質(zhì)基體；

3） 隔膜——一種特殊的復(fù)合有機(jī)膜；

4） 負(fù)極——活性物質(zhì)為碳，銅質(zhì)基體；

5） 一定比例有機(jī)物組成的電解液體系。

7、Li-ion電池有哪些優(yōu)點(diǎn)？哪些缺點(diǎn)？

Li-ion電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）單體電池的工作電壓高達(dá)3.6V；

2）比能量大。目前HYB鋼殼電池能達(dá)到的實(shí)際比能量為100-135W.h/kg和280-353W.h/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH），隨著技術(shù)發(fā)展，比能量可高達(dá)150W.h/kg和400W.h/L

3）循環(huán)壽命長(zhǎng)。一般均可達(dá)到500次以上，甚至1000次。

4）安全性能好，無(wú)公害，無(wú)記憶效應(yīng)。作為L(zhǎng)i-ion前身的鋰電池，因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路，縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域；Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的元素；部分工藝（如燒結(jié)式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”，嚴(yán)重束縛電池的使用，但Li-ion不存在這方面的問(wèn)題。

5）自放電小

室溫下充滿電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。

Li-ion也存在著一定的缺點(diǎn)，如：

1） 電池成本較高。主要表現(xiàn)在LiCoO2的價(jià)格高（Co的資源較少），電解質(zhì)體系提純困難。

2） 不能大電流放電。由于有機(jī)電解質(zhì)體系等原因，電池內(nèi)阻相對(duì)其他類電池大，故要求較小的放電電流密度，一般放電電流在0.5C以下，只適合于中小電流的電器使用。

3） 需要保護(hù)線路控制。

A、 過(guò)充保護(hù)：電池過(guò)充將破壞正極結(jié)構(gòu)而影響性能和壽命；同時(shí)過(guò)充電使電解液分解，內(nèi)部壓力過(guò)高而導(dǎo)致漏液等問(wèn)題；因電池在充電過(guò)程中電壓會(huì)不斷上升，故必須在4.2V的恒壓下充電；

B、 過(guò)放保護(hù)：過(guò)放會(huì)導(dǎo)致大量活性物質(zhì)容量不可逆而大量衰減，故也需要有保護(hù)線路控制。

8、鋰離子安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的？

為了確保Li-ion安全可靠的使用，進(jìn)行了非常嚴(yán)格電池安全性能設(shè)計(jì)，以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)。

1） 各種環(huán)境濫用測(cè)試

進(jìn)行各項(xiàng)濫用實(shí)驗(yàn)，如外部短路、過(guò)充、針刺、沖擊、焚燒等，考察電池的安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊實(shí)驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，考察電池在實(shí)際使用環(huán)境下的性能情況。隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)

2）采用國(guó)際先進(jìn)的Celgard2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下，PE復(fù)合膜兩側(cè)的膜孔閉合，電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部升溫減緩，電池升溫達(dá)到135℃時(shí)，PP膜孔閉合，電池內(nèi)部斷路，電池不再升溫，確保電池安全可靠。

3）向電解液中加入添加劑

在電池過(guò)充，電池電壓高于4.2V的條件下，電解液添加劑與電解液中其他物質(zhì)聚合，電池內(nèi)阻大幅增加，電池內(nèi)部形成大面積斷路，電池不再升溫。

9、什么是充電限制電壓？額定電壓？終止電壓？

a) 充電限制電壓

按生產(chǎn)廠家規(guī)定，電池由恒流充電轉(zhuǎn)入恒壓充電時(shí)的電壓值。我公司的充電限制電壓為4.2V。

b) 標(biāo)稱電壓：用以表示電池電壓的近似值。

c) 終止電壓：規(guī)定放電終止時(shí)電池的負(fù)載電壓，其值為n*2.75V（鋰離子單體電池的串聯(lián)只數(shù)用“n”表示）。

10、Li-ion電池鋁殼和鋼殼電池比較它們的區(qū)別有哪些？

同型號(hào)的鋁殼電池重量較鋼殼輕。

鋁殼電池的容量稍高。

由于鋼殼和鋁殼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，所以殼體表現(xiàn)出來(lái)的正負(fù)極也存在著差別，鋼殼電池的外殼為負(fù)極，頂部為正極；鋁殼電池的正好相反，外殼為正極，頂部為負(fù)極。

兩種型號(hào)電池在內(nèi)阻和電壓方面沒(méi)有很大分別。

11、目前常見(jiàn)的各種可充電電池之間有什么區(qū)別？

目前鎳鎘、鎳氫、鋰離子充電電池大量應(yīng)用于各種便攜式用電設(shè)備（如筆記本電腦、攝像機(jī)和移動(dòng)電話等）中，每種充電電池都具有自己獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)。鎳鎘和鎳氫電池之間主要差別在于：鎳氫電池能量密度比較高。與相同型號(hào)電池對(duì)比，鎳氫電池容量是鎳鎘容量的二倍，這意味著在不為用電設(shè)備增加額外重量時(shí)，使用鎳氫電池能大大地延長(zhǎng)設(shè)備工作時(shí)間。鎳氫電池另一優(yōu)點(diǎn)是：大大減少了鎳鎘電池中存在的“記憶效應(yīng)”問(wèn)題，從而使得鎳氫電池可更方便地使用。鎳氫電池比鎳鎘電池更環(huán)保，因?yàn)樗鼉?nèi)部沒(méi)有有毒重金屬元素。

Li-ion也已經(jīng)快速成為便攜設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電源，Li-ion能提供和鎳氫電池一樣的能量，但在重量方面則可減少大約35%，這對(duì)于象攝像機(jī)和筆記本電腦之類的用電設(shè)備來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。Li-ion完全沒(méi)有“記憶效應(yīng)”和不含有毒物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)也是使它成為標(biāo)準(zhǔn)電源的重要因素。

電池性能術(shù)語(yǔ)

1、什么是電池內(nèi)阻？

•是指電池在工作時(shí)，電流流過(guò)電池內(nèi)部所受到的阻力。有歐姆內(nèi)阻與極化內(nèi)阻兩部分組成。電池內(nèi)阻值大，會(huì)導(dǎo)致電池放電工作電壓降低，放電時(shí)間縮短。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響。是衡量電池性能的一個(gè)重要參數(shù)。注：一般以充電態(tài)內(nèi)阻為標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量電池的內(nèi)阻需用專用內(nèi)阻儀測(cè)量，才能確保所得到的值的精確度。

2、什么是電池的容量?怎樣計(jì)算？影響電池容量的有哪些因素？

•電池的容量有額定容量和實(shí)際容量之分。

•電池的額定容量是指電池在環(huán)境溫度為20℃±5℃條件下，以5h率放電至終止電壓時(shí)所應(yīng)提供的電量，用C5表示。

•電池的實(shí)際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實(shí)際電量，主要受放電倍率和溫度的影響（故嚴(yán)格來(lái)講，電池容量應(yīng)指明充放電條件）。

•容量常見(jiàn)單位有：mAh、Ah(1Ah=1000mAh)。

•影響電池容量的因素主要有兩個(gè)方面：一是活性物質(zhì)的重量；二是活性物質(zhì)的利用率。

3、什么是開(kāi)路電壓？什么是工作電壓？

開(kāi)路電壓是指電池在非工作狀態(tài)下即電路中無(wú)電流流過(guò)時(shí)，電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差。一般情況下，Li-ion電池充滿電后開(kāi)路電壓為4.1—4.2V左右，放電后開(kāi)路電壓為3.0V左右。通過(guò)對(duì)電池的開(kāi)路電壓的檢測(cè)，可以判斷電池的荷電狀態(tài)。

工作電壓又稱端電壓，是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流流過(guò)時(shí)電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差。在電池放電工作狀態(tài)下，當(dāng)電流流過(guò)電池內(nèi)部時(shí)，需克服電池的內(nèi)阻所造成阻力，故工作電壓總是低于開(kāi)路電壓，充電時(shí)則與之相反。Li-ion的放電工作電壓在3.6V左右。

4、什么是放電平臺(tái)？

放電平臺(tái)是指在電池任何倍率的電流下恒壓充到電壓為4.2V，并且充電電流小于0.01C時(shí)停止充電即充滿電后，然后擱置10分鐘，在任何倍率的放電電流下放電至3.6V時(shí)的放電時(shí)間。

5、什么是內(nèi)壓？

•指電池的內(nèi)部氣壓，是密封電池在充放電過(guò)程中產(chǎn)生的氣體所致，主要受電池材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素影響。其產(chǎn)生原因主要是由于電池內(nèi)部水分及有機(jī)溶劑分解產(chǎn)生的氣體于電池內(nèi)聚集所致。

•高倍率的連續(xù)過(guò)充，會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高、內(nèi)壓增大，嚴(yán)重時(shí)對(duì)電池的性能及外觀產(chǎn)生破壞性影響，如漏液、鼓底；電池內(nèi)阻增大，放電時(shí)間及循環(huán)壽命變短等。

•Li-ion任何形式的過(guò)充都會(huì)導(dǎo)致電池性能受到嚴(yán)重破壞，甚至爆炸。故Li-ion在充電過(guò)程中需采用恒流恒壓充電方式，避免對(duì)電池產(chǎn)生過(guò)充。

6、為什么電池要儲(chǔ)存一段時(shí)間后才能包裝出貨？

•電池的儲(chǔ)存性能是衡量電池綜合性能穩(wěn)定程度的一個(gè)重要參數(shù)。電池經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的儲(chǔ)存后，允許電池的容量及內(nèi)阻有一定程度的變化。經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的儲(chǔ)存，可以讓內(nèi)部各成分的電化學(xué)性能穩(wěn)定下來(lái)，可以了解該電池的自放電性能的大小，以便保證電池的品質(zhì)。

7、什么是化成，為什么要化成？

•組裝后的電池，被給予一定的電流，使得電池正負(fù)極活性物質(zhì)被激發(fā)，最后使電池具有放電能力的電化學(xué)過(guò)程稱為化成；

•因?yàn)殡姵刂挥薪?jīng)過(guò)化成后才能夠用來(lái)作為電源使用，所以需要化成。

8、什么是分容？

•電池在制造過(guò)程中，因工藝原因使得電池的實(shí)際容量不可能完全一致，通過(guò)一定的充放電制度檢測(cè)，并將電池按容量分類的過(guò)程稱為分容。

9、什么是鋰離子的檢驗(yàn)仲裁充/放電制式?

•仲裁充電制式 在給Li-ion充電的各種方法中，檢驗(yàn)的仲裁充電制式是指在環(huán)境溫度20℃±5℃的條件下以0.2C充電，當(dāng)電池端電壓達(dá)到充電限制電壓時(shí)，改為恒壓充電，直到充電電流小于或等于0.01C，最長(zhǎng)時(shí)間不大于8h停止充電。

•仲裁放電制式 仲裁放電制式是指在環(huán)境溫度20℃±5℃的條件下以0.2C放電，直至電池端電壓達(dá)到放電限制電壓。

10、什么是充電效率？什么是放電效率？

充電效率是指電池在充電過(guò)程中所消耗的電能轉(zhuǎn)化成電池所能儲(chǔ)存的化學(xué)能程度的量度。主要受電池工藝，配方及電池的工作環(huán)境溫度影響，一般環(huán)境溫度越高，則充電效率要低。

放電效率是指在一定的放電條件下放電至終點(diǎn)電壓所放出的實(shí)際電量與電池的額定容量之比，主要受放電倍率，環(huán)境溫度，內(nèi)阻等因素影響，一般情況下，放電倍率越高，則放電效率越低。溫度越低，放電效率越低。

11、如何計(jì)算Li-ion電池的放電容量？

在沒(méi)有特別指明的情況下，電池放電容量均是指在一定倍率的恒流下放電至2.75V時(shí)所持續(xù)的時(shí)間。電池在不同溫度下的放電容量均可根據(jù)該電池的放電時(shí)間(T)和放電電流(I)來(lái)計(jì)算的公式位： C(mAh)=I(mA)*T(h)。

鋰離子電池的主要制造過(guò)程

Li-ion電池的工藝技術(shù)非常嚴(yán)格、復(fù)雜，這里只能簡(jiǎn)單介紹一下其中的幾個(gè)主要工序。

1）配料：用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合，經(jīng)高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。

2）涂布：將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面，烘干，分別制成正負(fù)極極片。

3）裝配：按正極片——隔膜——負(fù)極片——隔膜自上而下的順序放好，經(jīng)卷繞制成電池極芯，在經(jīng)注入電解液、封口等工藝過(guò)程，即完成電池的裝配過(guò)程，制成成品電池。

4）化成、分容：用專用的電池充放電設(shè)備對(duì)成品電池進(jìn)行充放電測(cè)試，對(duì)每一只電池都進(jìn)行檢測(cè)，篩選出合格的成品電池。

鋰離子電池-安全隱患

鋰離子電池鋰離子電池的安全性問(wèn)題，不僅與池材料本身性質(zhì)有關(guān)，而且與電池制備技術(shù)和使用有關(guān)。手機(jī)電池頻頻發(fā)生爆炸事件，一方面是由于保護(hù)電路失效，但更重要的是在于材料方面并沒(méi)有根本的解決問(wèn)題。

鈷酸鋰正極活性材料在小電芯方面是很成熟的體系，但是充滿電后，仍舊有大量的鋰離子留在正極，當(dāng)過(guò)充時(shí)，殘留在正極的鋰離子將會(huì)涌向負(fù)極，在負(fù)極上形成枝晶是采用鈷酸鋰材料的電池過(guò)充時(shí)必然的結(jié)果，甚至在正常充放電過(guò)程中，也有可能會(huì)有多余的鋰離子游離到負(fù)極形成枝晶，鈷酸鋰材料的理論比能量是超過(guò)每克270毫安時(shí)的，但為保證其循環(huán)性能，實(shí)際使用容量只有理論容量的一半。在使用過(guò)程中，由于某種原因（如管理系統(tǒng)損壞）而導(dǎo)致電池充電電壓過(guò)高，正極中剩余的一部分鋰就會(huì)脫出，經(jīng)電解液到負(fù)極表面以金屬鋰的形式沉積形成枝晶。枝晶刺穿隔膜，形成內(nèi)部短路。

電解液的主要成分為碳酸酯，閃點(diǎn)很低，沸點(diǎn)也較低，在一定條件下會(huì)燃燒甚至爆炸。如電池出現(xiàn)過(guò)熱，會(huì)導(dǎo)致電解液中的碳酸酯被氧化和還原，產(chǎn)生大量氣體和更多的熱，如缺少安全閥或者氣體來(lái)不及通過(guò)安全閥釋放，電池內(nèi)壓便會(huì)急劇上升而引起爆炸。

聚合物電解質(zhì)鋰離子電池并沒(méi)有從根本上解決安全性問(wèn)題，同樣使用鈷酸鋰和有機(jī)電解液，而且電解液為膠狀，不易泄漏，將會(huì)發(fā)生更猛烈的燃燒，燃燒是聚合物電池安全性最大的問(wèn)題。

在使用方面也存在一些問(wèn)題，電池發(fā)生外部短路或內(nèi)部短路將產(chǎn)生幾百安培的過(guò)大電流。外部短路時(shí)電池瞬間大電流放電，在內(nèi)阻上消耗大量能量，產(chǎn)生巨大熱量。內(nèi)部短路形成大電流，溫度上升導(dǎo)致隔膜熔化，短路面積擴(kuò)大，進(jìn)而形成惡性循環(huán)。

鋰離子電池為達(dá)到單只電芯 3～4.2V的高工作電壓，必須采取分解電壓大于2V的有機(jī)電解液，而采用有機(jī)電解液在大電流、高溫的條件下會(huì)被電解，電解產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高，嚴(yán)重會(huì)沖破殼體。

過(guò)充可能會(huì)析出金屬鋰，在殼體破裂的情況下，與空氣直接接觸，導(dǎo)致燃燒，同時(shí)引燃電解液，發(fā)生強(qiáng)烈火焰，氣體急速膨脹，發(fā)生爆炸。

另外，對(duì)于手機(jī)鋰離子電池，由于使用不當(dāng)，如擠壓、沖擊和進(jìn)水等導(dǎo)致電池膨脹、變形和開(kāi)裂等，這些都會(huì)導(dǎo)致電池短路，在放電或充電過(guò)程放熱引起爆炸。

對(duì)各組成部份物質(zhì)的要求

＜一＞ 對(duì)正負(fù)極物質(zhì)的要求

1、 正極電位超正，負(fù)極電位越負(fù)

2、 活性要高（反應(yīng)快，得勝率高）

3、 活性物質(zhì)在電解液中要穩(wěn)定，自溶速度要小

4、 活性物質(zhì)要有良好的導(dǎo)電性能，電阻小

5、 便于生產(chǎn)，資源豐富

＜二＞ 對(duì)電解液的要求

1、 電導(dǎo)率高，擴(kuò)散效率好，粘度低

2、 化學(xué)成份穩(wěn)定，揮發(fā)性小，易貯存

3、 正負(fù)極活性物質(zhì)在電液中能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定

4、 便于使用

＜三＞ 對(duì)隔膜要求

1、 有良好的穩(wěn)定性

2、 具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和抗彎曲能力，有抗拒枝晶穿透能力

3、 便于使用

4、 吸水性良好，孔徑、孔率符合要求

＜四＞ 對(duì)外殼要求

1、有較高的機(jī)械強(qiáng)度，承受一般的沖擊

2、具有耐工藝腐蝕的能力

問(wèn)題

1、為什么會(huì)出現(xiàn)電池零電壓（低電壓）？及其處理方法？

1）電池有無(wú)遭受外部短路或過(guò)放、反充（將電池正負(fù)極或充電器正負(fù)極反接，電池充電時(shí)相當(dāng)于強(qiáng)制過(guò)放）；用電器電路是否正常；點(diǎn)焊品電池是否有燒焦的痕跡。

2）電池有無(wú)受高倍率大電流連續(xù)過(guò)充，導(dǎo)致電池機(jī)芯膨脹，內(nèi)部正負(fù)極直接接觸短路。

處理方法:

1）了解客戶電池的具體使用情況；

2） 取同型號(hào)電池充電后接入用電器，判斷用電器是否正常；

3）將電池以1C電流充電30分鐘，開(kāi)路放置10分鐘左右，如電池的開(kāi)路電壓穩(wěn)定在電池的正常電壓范圍內(nèi)，則電池可基本恢復(fù)正常。如電池已受破壞，則電壓無(wú)法恢復(fù)；如電池未使用便出現(xiàn)此現(xiàn)象后，用1C充電電壓無(wú)法恢復(fù)，則需專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)一步分析。

4）可建議客戶選用帶保險(xiǎn)管、溫度開(kāi)關(guān)等保護(hù)類電子元件或集成電路的電池（在過(guò)電流充放及短路、過(guò)充、過(guò)放、反充情況下斷開(kāi)電路，從而保護(hù)電池不受破壞）。

5）建議客戶注意點(diǎn)焊電流和焊針間的距離。

2、電池/電池組充不進(jìn)電有哪些情況？

1） 檢查電池或電池組是否是零電壓、高內(nèi)阻電池；

2） 檢查電池組的連接及電子元件、保護(hù)電路有無(wú)異常；

3） 檢查充電設(shè)備或充電電路在充電狀態(tài)下有無(wú)充電電壓/電流輸出；

4） 環(huán)境溫度是否過(guò)高導(dǎo)致充電效率低（最佳溫度應(yīng)不超過(guò)40℃）；

處理方法：

1） 了解客戶對(duì)電池的具體使用情況及使用條件；

2） 取同型號(hào)電池與萬(wàn)用表（電流檔）串入電路充電，根據(jù)充電電流數(shù)值判斷充電設(shè)備是否正常。

3） 重復(fù)單體電池零電壓步驟分析、處理；

4） 建議客戶選用穩(wěn)定性能較好的充電設(shè)備或充電電路；

3、電池/電池組放不出電有哪些情況？

現(xiàn)象：充電后,裝入設(shè)備中,設(shè)備不能工作,電池組的開(kāi)路電壓不變化或變化不大

1） 檢查電池/電池組是否零電壓，高內(nèi)阻電池；

2） 電池組內(nèi)接電子元件、保護(hù)電路有無(wú)損壞；

3） 檢查設(shè)備放電電路是否正常。

處理方法：

1） 用充滿電的同型號(hào)電池/電池組接入設(shè)備，設(shè)備是否工作正常；

2） 使用萬(wàn)用表檢測(cè)電池內(nèi)接電子元件、保護(hù)電路是否正常。

3） 重復(fù)單體電池零電壓步驟分析、處理；

4） 如屬用電器放電電路異常，建議客戶及時(shí)修理、更換用電器；

5） 如客戶沒(méi)有對(duì)電池組自行改裝，則需專門的技術(shù)人員作進(jìn)一步的分析。

4、有哪些原因可能導(dǎo)致電池的使用壽命縮短？

1）客戶的充電器或充電電路是否與電池匹配、輸出電壓/電流是否穩(wěn)定；

2）是否按SPEC要求使用電池/電池組（如：電池的使用和儲(chǔ)存的環(huán)境等）；

3）客戶所用電池品種是否與客戶設(shè)備要求相一致。

4）有無(wú)連續(xù)過(guò)充或過(guò)放電池/電池組；

處理方法：

1） 了解電池具體使用情況；

2） 查看充電器鉻牌標(biāo)稱額定電流及電壓；

3） 用萬(wàn)用表與電池串入電路充電，檢測(cè)充電電流是否過(guò)大。

4） 建議使用與電池 /電池組匹配及更穩(wěn)定的充電器或充電電路已及與設(shè)備相匹配的電池；

5） 建議客戶按要求使用電池/電池組，盡量避免過(guò)充、反充或過(guò)放；

5、什么是過(guò)充？過(guò)充會(huì)帶來(lái)哪些不良后果？怎樣避免？

• 理論上，Li-ion電池在一定倍率的恒流恒壓下充電，當(dāng)充電轉(zhuǎn)換為恒壓4.2V充電后，充電電路中電流為0.01C時(shí)，恒壓充電的狀態(tài)仍在進(jìn)行，即被視為過(guò)充。

  
  

• 過(guò)充可能導(dǎo)致漏液、變形、起火、在恒壓失效后隨著充電的加深電壓達(dá)到一定程度(一般限值為6.0V)會(huì)引起爆炸，是損害電池性能的主要原因之一。

  
  

• 在電池外部加PCB板保護(hù)，或在充電器中設(shè)置保護(hù)線路和/或時(shí)限裝置（即充電限2.5小時(shí)）來(lái)防止電池過(guò)充可以達(dá)到防止和保護(hù)的作用。

  
  

6、什么是過(guò)放？過(guò)放會(huì)帶來(lái)哪些不良后果？怎樣避免？

• 電池在一定倍率下恒流放電，當(dāng)電池電壓達(dá)到2.75V時(shí)，放電狀態(tài)仍在繼續(xù)，即為過(guò)放。

  
  

• 過(guò)放可能導(dǎo)致漏液、零電壓以及負(fù)電壓，是損害電池性能的主要原因之一。

  
  

• 在電池外部加PCB板或在充電器中設(shè)計(jì)保護(hù)線路和/或時(shí)限裝置來(lái)防止過(guò)放。

  
  

7、電池在什么樣的情況下會(huì)發(fā)生爆炸？如何預(yù)防？

電池爆炸有以下幾種原因：

1） 外部短路超過(guò)電池的承受限度；

2） 過(guò)充電。充電電壓超過(guò)限定值（一般不超過(guò)6V）；

3） 線路板失效；

4） 溫度過(guò)高（超過(guò)150℃）；

8、造成電池短路有哪些因素？會(huì)造成什么樣的后果？

1） 外部導(dǎo)體直接連接電池的正負(fù)極；

2） 組裝時(shí)電池外部沖擊力導(dǎo)致內(nèi)部（微）短路；

3） 內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在不良（如極粉刺刺破隔膜后正負(fù)極相接）

如果電池外部接觸到任何金屬導(dǎo)體都有可能導(dǎo)致外部短路。Li-ion電池外部短路時(shí)可能導(dǎo)致外殼變形、漏液、起火，甚至爆炸。因?yàn)閮?nèi)部電解液溫度上升，從而引起內(nèi)部氣壓上升，內(nèi)壓升高會(huì)沖破電池的安全閥，如果安全閥失效就會(huì)導(dǎo)致爆炸。

如何正確使用鋰離子電池

1、如何為新電池充電,在使用鋰電池中應(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。但鋰電池很容易激活，只要經(jīng)過(guò)３—５次正常的充放電循環(huán)就可激活電池，恢復(fù)正常容量。由于鋰電池本身的特性，決定了它幾乎沒(méi)有記憶效應(yīng)。因此用戶手機(jī)中的新鋰電池在激活過(guò)程中，是不需要特別的方法和設(shè)備的。不僅理論上是如此，從我自己的實(shí)踐來(lái)看，從一開(kāi)始就采用標(biāo)準(zhǔn)方法充電這種“自然激活”方式是最好的。對(duì)于鋰電池的“激活”問(wèn)題，眾多的說(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，明顯是從鎳電池（如鎳鎘和鎳氫）延續(xù)下來(lái)的說(shuō)法。所以這種說(shuō)法，可以說(shuō)一開(kāi)始就是誤傳。鋰電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區(qū)別，而且可以非常明確的告訴大家，我所查閱過(guò)的所有嚴(yán)肅的正式技術(shù)資料都強(qiáng)調(diào)過(guò)充和過(guò)放電會(huì)對(duì)鋰電池、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。

富士重工車用鋰離子電池

此外，鋰電池或充電器在電池充滿后都會(huì)自動(dòng)停充，并不存在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)，如果你的鋰電池在充滿后，放在充電器上也是白充。而我們誰(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，所以你的電池將長(zhǎng)期處在危險(xiǎn)的邊緣徘徊。這也是我們反對(duì)長(zhǎng)充電的另一個(gè)理由。此外，不可忽視的另外一個(gè)方面就是鋰電池同樣也不適合過(guò)放電，過(guò)放電對(duì)鋰電池同樣也很不利。

2、正常使用中應(yīng)該何時(shí)開(kāi)始充電經(jīng)常可以見(jiàn)到這種說(shuō)法，因?yàn)槌浞烹姷拇螖?shù)是有限的，所以應(yīng)該將手機(jī)電池的電盡可能用光再充電。但是我找到一個(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。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，但前面網(wǎng)友的那個(gè)說(shuō)法要做一些修正：在正常情況下，你應(yīng)該有保留地按照電池剩余電量用完再充的原則充電，但假如你的電池在你預(yù)計(jì)第2天不可能堅(jiān)持整個(gè)白天的時(shí)候，就應(yīng)該及時(shí)開(kāi)始充電，當(dāng)然你如果愿意背著充電器到辦公室又當(dāng)別論。電池剩余電量用完再充的原則并不是要你走向極端。和長(zhǎng)充電一樣流傳甚廣的一個(gè)說(shuō)法，就是“盡量把電池的電量用完”。這種做法其實(shí)只是鎳電池上的做法，目的是避免記憶效應(yīng)發(fā)生，不幸的是它也在鋰電池上流傳之今。曾經(jīng)有人因?yàn)槭謾C(jī)電池電量過(guò)低的警告出現(xiàn)后，仍然不充電繼續(xù)使用一直用到自動(dòng)關(guān)機(jī)的例子。結(jié)果這個(gè)例子中的手機(jī)在后來(lái)的充電及開(kāi)機(jī)中均無(wú)反應(yīng)，不得不送客服檢修。這其實(shí)就是由于電池因過(guò)度放電而導(dǎo)致電壓過(guò)低，以至于不具備正常的充電和開(kāi)機(jī)條件造成的。 個(gè)人建議手機(jī)電池的電量保持在滿格的狀態(tài)，當(dāng)電量不滿的時(shí)候就開(kāi)始充電，2-3小時(shí)以內(nèi)為宜。鋰離子電池按電解液分可以分成液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池，聚合物鋰離子電池的電解液是膠體，不會(huì)流動(dòng)，所以不存在泄漏問(wèn)題，更加安全。 鋰離子電池不要充得太滿也不要用到?jīng)]電。電池沒(méi)用完充電不會(huì)對(duì)電池造成傷害。