开发中的锂空气电池一些研发知识之23
理论上30kg金属锂释放的能量与40L汽油释放的能量基本相同。如果从用过的水性电解液中回收空气极生成的氢氧化锂（LiOH），很容易重新生成金属锂，可作为燃料进行再利用。
目前，各种锂离子电池，将会接受安全性、环保以及市场的考验，最后选择谁胜谁负。目前的锂空气电池的寿命并不能令人满意，虽然相关新的发现和发明不断传来，但是权威人士估计这项技术的完善大约需要十年时间。
锂空气电池应当采用复合负极材料及结构。
☉◇锂空气电池研究新动向◇☉
锂空气电池，应当采用复合负极材料及结构
作为金属锂负极保护膜的条件：阻止水和CO2，只有锂离子能顺利通过以确保其导电性；金属锂能在水溶液中保持长期的稳定性。因此如陶瓷电解质那样的原子填充量高的结晶结构较适合，但室温下显示高锂离子导电性的陶瓷材料不多，其中具有NASICON型结晶结构的Li1+x+yAlxTi2-xSiyP3-yO12 （x=0.3，y =0.2）组成的锂离子导电体，室温下显示了较高的电导率为10-3S／cm，另外还能在水中保持稳定，这物质是LiTi2（PO4）3及Li4Ti2（SiO4）3的固熔体Ti的位置被部分Al置换，通常记为LTAP。有机构开发了这种瓷体，烧结体在室温下得到10-4S／cm较高的综合电导率，陶瓷材料作为保护膜必须达到很高的烧结度，LTAP玻璃陶瓷体的玻璃相将晶界埋没，因此成为只有锂离子能通过的优选材料，有大学使用了这种烧结体与粉末结合，制成负极保护膜。
LTAP的问题点是结构中含有过渡金属Ti4+被还原为Ti3+，没有让还原力强的金属锂直接被接触，所以金属锂不能直接得到电子，导致必须将锂离子导电体夹在LTAP和金属锂之间，这个中间层对金属锂要求性能稳定，与水是否稳定无关，满足这些作为中间层条件的候补材料中，研究者们选择了聚环氧乙烷（PEO）聚合物电解质，虽然这种电解质在室温下的低导电性是个问题，但对金属锂比较稳定且易于成型，有利于大面积涂布生产，有利于产业化。图为水体系锂/空气电池的模型图，这种复合负极全体被封装在复合薄膜中，只在LTAP 薄膜上开一个与电解液的接触口。
图：锂空气电池的结构及被封装的复合锂负极
一．电池常规知识 目录 1.什么是电池？ 2.一次电池和二次电池有什么区别? 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ 4、什么是Li-ion电池？ 5、Li-ion电池的工作原理？ 6、Li-ion电池的主要结构。 7、Li-ion电池的优缺点。 8、Li-ion电池安全特性是如何实现的？ 9、什么是充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？ 10、Li-ion铝壳和钢壳电池比较它的区别有哪些？ 11、目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？ 1、什么是电池？ 电池是一种能源。当它正负极连接在用电器上时，因为正负极之间存在电势之差，电流从正极流向负极，储存在电池中的化学能直接转化成电能释放出来，一只电池必然由两种不同电化学活性的物质组成正负两极，正负极活性物质之间的电动势差形成电池的电压，根据其电化学系统的不同，各种类型的电池
电压各有不同。 2、一次电池和充电电池有什么区别? ?电池内部的电化学设计决定了该类型的电池是否可充。根据它 们的电化学成分和电极的结构可知，可充电电池的内部结构之 间所发生的反应是可逆的。 ?理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会 在电极的体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内 部设计就支持这种变化。而一次电池在给定的电池环境中两个 电极之间的电化学反应是不可逆的，因此，不可以将一次电池 拿来充电，这种做法很危险也很不经济。如果需要反复使用， 应选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池又 称为二次电池。 ?另一明显的区别就是它们具有较高的比能量和负载能力，以及 自放电率。一次电池能量密度远比一次电池高。然而他们的负 载能力相对要小。 ?二次电池具有相对较高的负载能力，可充电电池Li-ion，随着 近几年的发展，具有高能量容量。 ?不管何种一次电池的电化学系统属于哪种，所有的一次电池的 自放电率都很小。 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ ?每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转 换成电能。就二次电池而言(另一术语也称可充电便携式电池)，
电池基础知识培训资料 一、锂离子电池工作原理与性能简介： 1、电池的定义：电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能，电池 即是一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传 导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供能源。 2、锂离子电池的工作原理：即充放电原理。Li-ion的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样， 当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正 极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以，Li-ion又叫摇椅式电池。 通俗来说电池在放电过程中，负极发生氧化反应，向外提供电子；在正极上进行还原反应，从外电路接收电子，电子从负极流到正极，而电流方向正好与电子流动方向相反，故电流经外电路从正 极流向负极。电解质是离子导体，离子在电池内部的正负极之间定向移动而导电，阳离子流向正极，阴 离子流向负极。整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质的离子体系构成的完整放电体系，从 而产生电能。 正极反应：LiCoO2==== Li1-x CoO2 + xLi+ + xe 负极反应：6C + xLi+ + xe- === Li x C6 电池总反应：LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC6
关于Li-ion电池的安全认证 ?国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准： ?GB（国家标准）; ?UL（Underwriter Laboratory)美国安全认证机构; ?CE（COMMUNATE EUROPIEA欧共体的缩写）。表示该商品符合安全、卫生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令的要求。证实该产品已通过了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，是该产品被允许进入欧盟市场销售的“通行证”; ?企业内部的认证标准，一旦通过各个企业的内部标准，表明具有向该企业供货的能力，并基本达成供货意向。如：MOTOROLA、SAMSUNG。 UL安全认证的测试项目 ?UL（Underwriter Laboratory)在认证过程中所要进行的项目及其测试目标值有： ?电性能方面包括： ?短路测试。不爆炸，不起火，外部温度不超过150℃ ?过充测试。不爆炸，不起火。 ?过放测试。不爆炸，不起火。 ?机械性能方面包括： ?挤压测试。不爆炸，不起火。 ?重物冲击测试。不爆炸，不起火。 ?高频振荡测试。不爆炸，不起火；不漏气或漏液。 ?振动测试。不爆炸，不起火；不漏气或漏液。 ?环境适应性能包括： ?热冲击测试。不爆炸，不起火。 ?温度循环测试。不爆炸，不起火。不漏气或漏液 ?低压测试。不爆炸，不起火。不漏气或漏液 GB要求的安全性能测试项目 ?GB（国标标准)所规定进行的安全性能测试项目： ?电性能方面包括： ?短路测试。不爆炸，不起火，外部温度不超过150℃
?过充测试。不爆炸，不起火。 ?机械性能方面包括： ?重物冲击测试。不爆炸，不起火。允许变形。 ?振动测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压不低于N*3.6V ?碰撞测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压不低于N*3.6V ?环境适应性能包括： ?热冲击测试。不爆炸，不起火。 ?恒定湿热性能。不爆炸，不起火；不漏气或漏液。 电池基本知识 1、什么是电池？ ?电池是一种能源。当它正负极连接在用电器上时，因为正负极之间存在电势之差，电流从正极流向负极，储存在电池中的化学能直接转化成电能释放出来，一只电池必然由两种不同电化学活性的物质组成正负两极，正负极活性物质之间的电动势差形成电池的电压，根据其电化学系统的不同，各种类型的电池电压各有不同。 2、一次电池和充电电池有什么区别? ?电池内部的电化学设计决定了该类型的电池是否可充。根据它们的电化学成分和电极的结构可知，可充电电池的内部结构之间所发生的反应是可逆的。 ?理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会在电极的体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内部设计就支持这种变化。而一次电池在给定的电池环境中两个电极之间的电化学反应是不可逆的，因此，不可以将一次电池拿来充电，这种做法很危险也很不经济。如果需要反复使用，应选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池又称为二次电池。 ?另一明显的区别就是二次电池具有较高的比能量和负载能力，但自放电率较大。一次电池能量密度远比二次电池高。然而他们的负载能力相对要小。 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ ?每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能。就二次电池而言(另一术语也称可充电便携式电池)，在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同，一般可充放电500次以上。
锂电池基础知识讲解 理想的锂离子电池，除了锂离子在正负极之间嵌入和脱出外，不发生其他副反应，不出现锂离子的不可逆消耗。实际的锂离子电池，每时每刻都有副反应存在，也有不可逆的消耗，如电解液分解，活性物质溶解，金属锂沉积等，只不过程度不同而己。实际电池系统，每次循环中，任何能够产生或消耗锂离子或电子的副反应，都可能导致电池容量平衡的改变。一旦电池的容量平衡发生改变，这种改变就是不可逆的，并且可以通过多次循环进行累积，对电池性能产生严重影响。 ⑴正极材料的溶解 尖晶石LiMn2O4中Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰减的主要原因，对于Mn的溶解机理，一般有两种解释：氧化还原机制和离子交换机制。氧化还原机制是指放电末期Mn3+的浓度高，在LiMn2O4表面的Mn+会发生歧化反应: 2Mn3+（固）Mn4+（固）+Mn2+（液） 歧化反应生成的二价锰离子溶于电解液。离子交换机制是指Li+和H+在尖晶石表面进行交换，最终形成没有电化学活性的HMn2O4。 Xia等的研究表明，锰的溶解所引起的容量损失占整个电池容量损失的比例随着温度的升高而明显增大（由常温下的23%增大到55℃时的34%）[14]。 ⑵正极材料的相变化[15] 锂离子电池中的相变有两类：一是锂离子正常脱嵌时电极材料发生的相变；二是过充电或过放电时电极材料发生的相变。 对于第一类相变，一般认为锂离子的正常脱嵌反应总是伴随着宿主结构摩尔体积的变化，同时在材料内部产生应力，从而引起宿主晶格发生变化，这些变化减少了颗粒间以及颗粒与电极间的电化学接触。 第二类相变是Jahn-Teller效应。Jahn-Teller效应是指由于锂离子的反复嵌入与脱嵌引起结构的膨胀与收缩，导致氧八面体偏离球对称性并成为变形的八面体构型。由于Jahn-Teller效应所导致的尖晶石结构不可逆转变，也是LiMn2O4容量衰减的主要原因之一。在深度放电时，Mn的平均化合价低于3.5V，尖晶石的结构由立方晶相向四方晶相转变。四方晶相对称性低且无序性强，使锂离子的脱嵌可逆程度降低，表现为正极材料可逆容量的衰减。 ⑶电解液的还原[15] 锂离子电池中常用的电解液主要包括由各种有机碳酸酯(如PC、EC、DMC、DEC 等)的混合物组成的溶剂以及由锂盐(如LiPF6 、LiClO4 、LiAsF6 等)组成的电解质。在充电的条件下,电解液对含碳电极具有不稳定性,故会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂,对电池容量及循环寿命产生不良影响,由此产生的气体会增加电池的内部压力,对系统的安全造成威胁。 ⑷过充电造成的量损失[15] 负极锂的沉积:过充电时，发生锂离子在负极活性物质表面上的沉积。锂离子的沉积一方面造成可逆锂离子数目减少，另一方面沉积的锂金属极易与电解液中的溶剂或盐的分子发生反应，生成Li2CO3、LiF或其他物质，这些物质可以堵塞电极孔，最终导致容量损失和寿命下降。 电解液氧化：锂离子电池常用的电解液在过充电时容易分解形成不可溶的Li2CO3等产物，阻塞极孔并产生气体，这也会造成容量的损失，并产生安全隐患。 正极氧缺陷：高电压区正极LiMn2O4中有损失氧的趋势，这造成氧缺陷从而导致容量损失。 ⑸自放电 锂离子电池的自放电所导致的容量损失大部分是可逆的，只有一小部分是不可逆的。造成不可逆自放电的原因主要有：锂离子的损失（形成不可溶的Li2CO3等物质）；电解液氧化产物堵塞电极微孔，造成内阻增大。
一、电池的化学知识 物质发生化学反应的种类有多种，其中一种是氧化还原反应，在这种反应中，实际是电子在反应物中的转移过程。通常把提供电子的物质叫还原剂，接受电子的物质叫氧化剂。在电池体系里，一般把这些还原剂或氧化剂统一称作活性物质，活性物质在电池体系中发生的氧化还原反应就是电池反应。原剂或氧化剂和导电骨架加工在一起，便成了电极，其中，还原剂电极发生电池反应时是失去电子，叫负极，而由氧化剂组成的电极在反应中则得到电子，叫正极，对于可充电的电池，正极又叫阴极，负极又叫阳极。当电极插入到相关的溶液时，便获得了一电势，一般称为电极电位.正极，负极处于一相同溶液体系之下是否有电位差，是能否发生电池反应的必要条件。 1.1. 电池的工作原理和分类 电池是将物质的化学能转变成电能的一种装置。电池工作时，负极（阳极）发生化学反应，给出电子，电子通过外部电子通道传到正极（阴极）并被其消耗，就这样，电池工作时，电子会源源不断的从负极（阳极）跑出来，通过外部电路到达正极（阴极），直到两电极中某一方被消耗完，电子才会停止转移。电子的定向流动便成为电流，最终获得电能。 1.2. 电池的组成 要使电池能连续工作，必需包含以下部分：电极，电解质，隔离物以及电池外壳。 1.2.1 电极一般由活性物质和导电骨架组成，如前所述，又分为正（阴）极和负（阳）极，是电池的核心部分，是电池产生电能的源泉，通过两极上活性物质和化学变化使化学能转变为电能，导电骨架主要起着传导电子和支撑活性物质的作用，又叫集流体。 1.2.2 电解质的一般作用是完成电池放电时的离子导电过程。电池工作时，负极提供的电子通过电池体系的外部电路到达正极从而提供电能，要实现这个能量转换过程，还必需要有一个内部离子导电过程以完成电流回路。离子的正向移动产生电流，电解质的导电就是通过其内部体系的离子迁移从而实施离子导电。 1.2.3 隔离物能常是指置于电池正负极之间的材料，其作用是阻止正、负极活性材料的直接接触，防止电池的内部短路，并能阻挡两极粉状物质的透过。对隔离物的要求必需是电子的良好绝缘体，并具足够过高的化学稳定性，但对离子的迁移阻力应尽可能的小。 1.2.4 电池的外壳是贮存电池其他组成部分的容器，起到保护和容纳其他组成部分的作用（有的电池是用电池活性材料做成，还参加电池反应）。所以一般要求壳体有足够的机械性能，且壳体材料不影响电池的其他组成部分，为防止壳体免受其他组成部分的影响，一般要求壳体材料有足够高的化学稳定性。 1.2.5聚合物电池的工作原理 锂离子电池用两种不同的锂离子嵌入化合物组成，充电时，锂离子从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极，保证负极的电荷平衡。放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。在充放电过程中，就是锂离子不断在阴、阳极之间穿行过程（嵌入和脱嵌），就象摇椅在摇一样，因此被形象称为“摇椅电池”。 二、基本术语 2.1一次电池(Primary battery): 电池仅能放电，当电池电力用尽时，无法再充电的电池.市售的碱性电池，锰干电池，水银电池等，皆属一次电池。
锂离子二次电池简介 概述： 锂离子二次电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池，正极采用锂化合 物LiCoO 2、LiMn 2 O 4 ,负极采用锂—碳层间化合物Li x C 6 ，电解质为溶解有锂盐LiPF 6 、 LiAsF 6 等的有机溶液。在充、放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象地称为“摇椅电池”（Rocking Chair Batteries,缩写为RCB）。锂离子二次电池由于工作电压高（3.6V）、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，在移动电话、摄相机、笔记本电脑、便携式电器上得到大量应用。 一、工作原理 1、化学反应方程式 锂离子电池正极主要成分为LiCoO 2 ，负极主要为C，充电时 正极反应：LiCoO 2 Li ( 1-x) CoO 2 + xLi+ + xe- 负极反应：C + xLi+ + xe- CLi x 电池总反应：LiCoO 2 + C Li ( 1-x) CoO 2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。 2、化学反应原理图 二、命名 根据IEC61960标准二次锂电池的标识如下: 1. 电池标识组成3个字母后跟5个数字（圆柱形）或6个（方形数字）； 2. 第一个字母表示电池的负极材料：I表示有内臵电池的锂离子，L表示锂金属电 极或锂合金电极; 3. 第二个字母表示电池的正极材料：C基于钴的电极，N基于镍的电极，M基于锰 的电极V基于钒的电极; 4. 第三个字母表示电池的形状：R表示圆柱形电池，P表示方形电池;
5. 数字:圆柱形电池5个数字分别表示电池的直径和高度,直径的单位为毫米,高度 的单位为十分之一毫米，直径或高度任一尺寸大于或等100mm时两个尺寸之间应加 一条斜线。方型电池6个数字分别表示电池的厚度、宽度和高度，单位均为毫米， 三个尺寸任一个大于或等于100mm时尺寸之间应加斜线，三个尺寸中若有任一小于 1mm,则在此尺寸前加字母t，此尺寸单位为十分之一毫米。 例如： ICR18650：表示一个圆柱形二次锂离子电池正极材料为钴其直径约为18mm高约为 65mm。 ICR20/1050 ICP083448：表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴，其厚度约为8mm,宽度约 为34mm，高约为48mm。 ICP08/34/150：表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为8mm,宽度约 为34mm，高约为150mm。 ICPt73448：表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为0.7mm,宽度约 为34mm，高约为48mm。 三、组成结构 1、正极 正极材料一般由钴酸锂、导电石墨、碳黑、粘接剂、溶剂等组成。 2、负极 负极材料一般由碳黑、粘接剂、溶剂等组成。 3、隔膜纸 隔膜纸由PP、PE复合膜组成，厚度一般为25微米，国内有些厂家也有用16 微米的，著名的生产厂家有日本UBE。 4、电解液 电解液为溶解有锂盐LiPF 6、LiAsF 6 等的有机溶液，常用的有机溶液有EC（碳 酸乙烯酯）、DEC（二乙基碳酸）、DMC（二甲基碳酸）等。 5、绝缘垫片 6、外壳 有钢壳和铝壳。 四、制造工艺
锂电池基本知识讲解 电池基本知识 1.电池 电池是将化学反应产生的能量直接转化为电能的一种电化学装置。 2.原电池 原电池是指经过放电后，不能用一般的充电方法使其复原而继续使用的电池，也叫一次电池。 3.蓄电池 指可以通过充电方法使两极活性物质复原而可以再次放电的电池，也叫二次电池。 4.干电池 干电池是指电解液不流动的电池，通常是指锌、锰干电池。 5.电解池 电解池是一种将电能转化为化学能的电化学装置，电池充电时相当于电解池。 6.电子导体 是指依靠物质内部的自由电子在外加电场作用下做定向运动而导电的导体，也叫第一类导体。各种金属通常为第一类。
7.离子导体 是依靠物质内部的可移动离子在外加电场作用在做定向移动而导电的导体，也叫第二类导体。各种电解液通常为第二类导体。如氢氧化钾水溶液。 8.电解质 一定条件下具有离子导电性的物质称为电解质。 9.电极 是指由两类导体即电子导体和离子导体串联组成的导电体系，也叫半电池，通常为了方便把构成电极的金属导体部分称为电极。 10.正/负极 在一个电化学装置中，电极电位较高的电极称为正极；电极电位较低的电极为负极。 11.电池充电 借助于外直流电源，将电能输入电池迫使其内部发生电化学反应的过程叫电池充电。 12.电池放电 电池内部发生电化学反应产生电能并向外电路输出电能的过程叫电池放电。 13.活性物质 是指在电池中将化学能转变为电能的过程中参加电极反应的物质。
14.为什么电池放电时不需要外接电源而电池充电时需要外接电源？ 电池放电时的电化学反应是一种自发的过程，电池向外电路供电是可以自发进行的过程，而充电时的电池相当于电解池，电解池中消耗电能的化学反应是一种不可以自发进行的过程，所以要借助于外接电源强迫化学反应逆方向进行。 15.电池电动势 电池正极平衡电极电位与负极平衡电极电位之差称为电池电动势，又叫理论电压。 16.开路电压 电池开路时，正负极之间的电位差叫开路电压，开路电压在数值上等于正负极稳定电极电位之差，是一个实测值。 17.标称电压 一般被认为是电池工作在标准条件下可具有的电压值。18.放电电压 电池放电时正负极间的电位差叫放电电压，也叫工作电压或负载电压或端电压。 19.充电终止电压 电池充电所允许的最高电压叫充电终止电压。 20.放电终止电压 电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压
锂离子电池基本知识
锂离子电池基本知识 1、什么是Li-ion电池？ Li-ion是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。 2、Li-ion电池有哪几部分组成？ （1）电池上下盖（2）正极——活性物质为氧化锂钴（3）隔膜——一种特殊的复合膜 （4）负极——活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳（分为钢壳和铝壳两种） 3、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？ Li-ion具有以下优点： 1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V： 2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L（2倍于Nl-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L 3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力. 4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd 电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。5）自放电小 室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。Li-ion也存在着一定的缺点，如： 1）电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高（Co的资源较小），电解质体系提纯困难。2）不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。 3）需要保护线路控制。 A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电； B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。 4、什么是锂离子制造过程？ 1）配料 用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。 2）涂漠 将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正负极极片。 3）装配 按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕制成电池极芯，在经注入电解
锂电池基本知识 Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？ Li-ion具有以下优点： 1）单体电池的工作电压高达2.75-4.2V(标称电压3.6V或者3.7V) 2）比能量大，循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次. 4）安全性能好,无公害,无记忆效应. 作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd 电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。 5）自放电小 室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右， 2、什么充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？ A、充电限制电压 按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。一般单节电池充电限制电压4.2V,多节就是N*4.2(n=1,2,3,4......) B、额定容量 生产厂家标明的电池容量，指电池在环境温度为20℃±5℃条件下，以5h率放电至终止电压时所应提供的电量，用C5表示，单位为Ah（安培小时）或mAh（毫安小时）。 C、标称电压 用以表示电池电压的近似值。 D、终止电压
规定放电终止时电池的负载电压，其值为n*2.75V(锂离子单体电池的串联只数用“n”表示)。 10、为什么恒压充电电流为逐渐减少？ 因为恒流过程终止时，电池内部的电化学极化然后保持在整个恒流中相同的水平，恒压过程，再恒定电场作用下，内部Li+的浓差极化在逐渐消除，离子的迁移数和速度表现为电流逐渐减少。 11、什么是电池的容量？ 电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流（1C）恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3h，电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。容量常见单位有：mAh、Ah=1000mAh） 12、什么是电池内阻？ 是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。 13、什么是开路电压？ 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右，放电后开压为3.0V左
动力电池的主要性能参数 1、电压：开路电压=电动势+电极过电位，工作电压=开路电压+电流在电池内部阻抗上产生的电压降。电动势由电极和电解质材料特性决定，电极的过电位与材料活性、荷电状态和工况有关。 2、内阻：电池在短时间内的稳态模型可以看作为一个电压源，其内部阻抗等效为电压源内阻，内阻大小决定了电池的使用效率。电池内阻包括欧姆电阻和极化电阻两部分，欧姆电阻不随激励信号频率变化，又称交流电阻，在同一充放电周期内，欧姆电阻除温升影响外变化很小。极化电阻由电池电化学特性对外部充放电表现出的抵抗反应产生，与电池荷电、充放强度、材料活性都有关。同批电池，内阻过大或过小者都不正常，内阻过小可能意味材料枝晶生长和微短路，内阻太大又可能是极板老化、活性物质丧失、容量衰减，内阻变化可以作为电池裂化的充分性参考依据之一。 3、温升：电池温升定义为电池内部温度与环境温度的差值。多数锂电池充电时属吸热反应，放电时为放热反应，两者都包含内阻热耗。充电初期，极化电阻最小，吸热反应处于主导地位，电池温升可能出现负值，充电后期，阻抗增大，释热多于吸热，温升增加，过充时，随不可逆反应的出现，逸出气体，内压升高、温度升高，直到变形、爆裂。 4、内压：电池内部压力，由于电池内部反应逸出气体导致气压增大，气压过大将撑破壳体和发生爆裂，基于安全考虑，一方面锂电池都设计了单向的防爆阀门，一方面用塑壳制造。析气反应常伴随着不可逆反应，也就意味着活性物质的损失、电池容量的下降，无析气、小温升充放电是最理想的工况。 5、电量：电学里，电量用Wh(瓦时)表示，是能量单位，一度电等于1kWh;电池常用Ah(安时)计算电量，对于动力电池侧重于功率和能量大小，用Wh更直接一些，因为电池的电压是变化的，其全程变化量可达到极大值的一半左右，用Ah计算电量不能正确描述电池的动力驱动能力，但Ah作为电池的电量单位自有其历史和道理，在不引起歧义的地方两种电量单位都可以使用。 6、荷电(SOC)：电池还有多少电量，又称剩余电量，常取其与额定容量或实际容量的比值，称荷电程度。是人们在使用中最关心的、也是最不易获得的参数数据，人们试图通过测量内阻、电压电流的变化等推算荷电量，做了许多研究工作，但直到目前，任何公式和算法都不能得到统计数据的有效支持，指示的荷电程度总是非线性变化。 7、容量：电池在充足电以后，开始放电直到放空电为止，能输出的最大电量。容量与放电电流大小有关，与充放电截止电压也有关系，故容量定义为小时率容量，动力电池常用1小时率(1C)或2小时率(0.5C)容量。电池在化成之前材料的活性不能正常发挥，容量很小，化成过程开始后，电池进入其生命期，在整个生命期里，电池的活化和劣化过程是一个问题的两个方面，初期活化作用处于主导地位，电池容量逐渐上升;以后，活化和劣化作用都不明显或相当;后期，劣化作用显著，容量衰减，规定容量衰减到一定比例(60%)后，电池寿命终结。(一般所指电池寿命是指剩余容量为80%的循环次数) 8、功率：电学定义直流电源的输出功率等于输出电压与电流的乘积，锂电池单体电压高，在相同的输出电流下，其功率分别是铅酸(2.0V)、镍镉(1.2V)或镍氢(1.2V)的1.6倍和3倍。电动汽车用动力电池组的负载是电机控制器，电机控制器根据车速变化调整输出功率，短时间来看，电池组驱动的是恒功率负载，这个功率变化的范围极大，制动时有与加速时相近的反向逆变功率。 9、效率：电池的效率指电池的充放电效率或能量输出效率，本文指后者。对于电动汽车，续驶里程是最重要指标之一，在电池组电量和输出阻抗一定的前提下，根据能量守恒定律，电池组输出的能量转化为两部分，一部分作为热耗散失在电阻上，另一部分提供给电机控制器转化为有效动力，两部分能量的比率取决于电池组输出阻抗和电机控制器的等效输入
首先进行一些基础的解释，解释一下锂电池的这些指标，看到现在有很多很多的新手甚至是老鸟总被这些指标弄得一头雾水的在此作为一个知识性的普及吧！应该对大家有用说的不对的欢迎指正。 1.电压：通常有3.6V锂离子电池，3.7V锂聚合物电池他们在%电压方面的%充电和使用基本上可以归为一类，标准放电平台都是3.0V~4.2V 也就是安全电压。当然这个使用上的一类只是电压上的！电流方面锂离子电池远远不如锂聚合物电池。稍候阐述。 2.容量：通常有mAh Ah等。这是一个复合型单位，mA,A代表的是电流 1000MA=1A （A:安培amper）H当然就是时间（H:Hour，小时）这些都是英文的简写。例如一块电池如果是1000mAh的那么就代表该电池在1小时放完自身所有电量的情况下（从4.2V~2.0V）(V:volt 伏特)能够达到1000mA的平均电流。或者简单一些可以理解为能够以1000mA的电流放电持续1小时。1000MAH可以换算为1Ah，这里大家存在一个误区，可能简单的认为我们以2000mAh的电流放这块电池那么这块电池的放电时间就可以坚持半小时。这样说不能说是错误的但至少是不严谨的。因为随着电流的增加电池的内阻不变的情况下，产生的热量在不断的增加，并且电池的内阻越是大电流的情况下体现的越明显，因为外部电路的电阻随着放电电流的增加必然减少而电池内阻不变的情况下必然导致效率降低发热增高，所以刚才提到的举例的那块电池在2000MAH下放电时间必然少于半小时并且电流越大
这点体现的越明显，也就是说这块电池在10A的情况下放电时间将远远少于6分钟！ 还有另一种容量单位，在模型中不常用，就是瓦时（WH）瓦特/每小时简单的说就是用电压乘以电流得到的。仍然是上边举例的电池1000ma放电1小时那么它的电量就是3.7Vx1000mah=3700mWh(毫瓦/小时)=3.7WH代表这块电池能够以3.7瓦的功率放电1小时。换一个例子大家就可以理解了，例如我的450级直升机的电池是3S1P 2200MAH 20C 11.1V的那么我的这个电池就是 大概是120W左右这样用电池的24.4Wh除以120W约等于0.2小时=12分钟了。希望这么说大家可以理解。 3.电流：关于电流锂聚和锂离子电池的区别就明显了。锂聚合物电池的放电能力通常在同等容量的锂离子电池的数倍至数十倍。放电电流的概念通常就存在于这里~1C作为一个标准单位电流表示的是放电倍率，代表的是电池在1小时放电平台（ 4.2~3.0V）放完时候能够达到的平均电流，看到这里可能很容易和上边的容量单位的解释联系起来，没错，1000mah的电池容量在1C的情况下放电电流就是1000MA 也正是因为这个，很多时候大家都会在这里产生误解。c本身是倍率的意思，目前电池标注的C 都是按照电池最大的放电电流除以1C标准电流得出来的，例如一块1000mah的电池最大能够提供10A的电流那么就用10A/1A=10C 但是个人认为只有在十分之一小时的时间能够放完所有电量
．电池隔离膜 1．功用：(1)阻隔电池正负极2)让离子电流（ionic current ）通过，但阻力要尽可能地小。因此，吸收电解液之后所表现出来的离子导电度便与(1)隔离膜孔隙度（porosity ）、(2)孔洞弯曲度（tortuosity ）、(3)电解液导电度、(4)隔离膜厚度、及(5)电解液对隔离膜的润湿程度等因素有关系 隔离膜的引入而对离子传导所额外产生之电阻，应该是隔离膜吸收电解液之后的电阻减去与隔离膜相同面积和厚度之纯电解液的电阻，亦即R (隔离膜) = R (隔离膜 +电解液) – R (电解液) 电阻R 的定义为：A σ1R ?=（ 是离子传导途径的长度，A 是离子传导的有效面积，σ是离子导电度（比电阻ρ的倒数））多孔薄膜的孔洞弯曲度d s T =s 是离子经由隔离膜所必须行经之长度，d 则是隔离膜的厚度。多孔薄膜的孔隙度P 之定义为孔洞的体积和隔离膜外观几何体积的比值Ad A P s s =（其中A s 代表隔离膜负责离子传导的有效面积）所以得T P A A s ?= ??? ? ??-?=1 R 2P T R 電解液隔離膜 吸收了电解液之后的隔离膜，其电阻是原先没有隔离膜存在时的 (T 2/P) 倍。当孔洞弯曲度T 愈大，薄膜孔隙度P 愈小时，隔离膜的电阻就愈大 2. 隔离膜之材质与制备 隔离膜具多孔性的结构，孔径范围约在0.1 μm 或100 nm ，表面积非常大，受到电解液侵蚀的机率也当然跟着提高，材料的选择重要。材质有塑料类、玻璃类、和纤维素（cellulose ）类等，以塑料类为最大宗，最常见的有聚氯乙烯（polyvinyl chloride ；PVC ）、聚醯胺（polyamide ）、聚乙烯（polyethylene ；PE ）、及聚丙烯（polypropylene ；PP ）。塑料类隔离膜之所以应用地最广，除了是因为它比较易于控制厚度之外，也跟1960年代开始日益成熟的高分子科学及加工技术有密不可分的关系.目前, 商业化的锂离子电池都是采用聚烯烃类（polyolefin ）的多孔高分子薄膜（如表1.1）作为隔离膜，有的是PP ，有的是PE ，也有用PP/PE/PP 三层合一的。聚烯烃类的隔离膜不仅成本较低廉，而且有优良的机械强度和化学稳定度。关于高分子隔离膜的生产方法则可分为干式和湿式两种，其中干式制程中虽不使用溶剂，具有不污染电池的优点，但实际上现在却是以湿式法较为普遍。此外，两种制程最后均采取至少一个方向的拉伸（orientation ）动作，以便提升孔隙度与薄膜强度[]。若以多孔性聚乙烯隔离膜为例，其湿式法的制造程序（如）就是先将超高分子量的PE （23%）、二氧化硅（silica ；60%）、矿油（mineral oil ；12%）、和其它如抗氧化剂的加工助剂（processing aids ；2%）混合在一起，待均匀之后进行挤出程序（extrusion ），所得的膜再压延（calendaring ）到所要的厚度，通常是25 μm 左右。此时，膜的内部还含有很多矿油，所以呈现亮黑色。接着，再利用三氯乙烯（trichloroethylene ）当作萃取液将矿油从PE 膜里萃取（extract ）出来，以便留下孔洞结构[]。最后，成品中仍旧有绝大部份的SiO 2和少量的矿油（9-15%），前者的功用是在巩固孔洞以避免崩塌，而后者则有助于成品保持柔软性。
关于锂的基本知识 首先进行一些基础的解释，解释一下锂电池的这些指标，看到现在有很多很多的新手甚至是老鸟总被这些指标弄得一头雾水的在此作为一个知识性的普及吧！应该对大家有用说的不对的欢迎指正。 1.电压：通常有锂离子电池，锂聚合物电池他们在%电压方面的%充电和使用基本上可以归为一类，标准放电平台都是~ 也就是安全电压。当然这个使用上的一类只是电压上的！电流方面锂离子电池远远不如锂聚合物电池。稍候阐述。？ 2.容量：通常有mAh Ah等。这是一个复合型单位，mA,A代表的是电流1000MA=1A （A:安培amper）H当然就是时间（H:Hour，小时）这些都是英文的简写。例如一块电池如果是1000mAh的那么就代表该电池在1小时放完自身所有电量的情况下（从~）(V:volt 伏特)能够达到1000mA的平均电流。或者简单一些可以理解为能够以1000mA的电流放电持续1小时。1000MAH可以换算为1Ah，这里大家存在一个误区，可能简单的认为我们以2000mAh的电流放这块电池那么这块电池的放电时间就可以坚持半小时。这样说不能说是错误的但至少是不严谨的。因为随着电流的增加电池的内阻不变的情况下，产生的热量在不断的增加，并且电池的内阻越是大电流的情况下体现的越明显，因为外部电路的电阻随着放电电流的增加必然减少而电池内阻不变的情况下必然导致效率降低发热增高，所以刚才提到的举例的那块电池在2000MAH下放电时间必然少于半小时并且电流越大这点体现的越明显，也就是说这块电池在10A的情况下放电时间将远远
少于6分钟！ 还有另一种容量单位，在模型中不常用，就是瓦时（WH）瓦特/每小时简单的说就是用电压乘以电流得到的。仍然是上边举例的电池1000ma放电1小时那么它的电量就是=3700mWh(毫瓦/小时)=代表这块电池能够以瓦的功率放电1小时。换一个例子大家就可以理解了，例如我的450级直升机的电池是3S1P 2200MAH 20C 的那么我的这个电池就是=24420mWh=我的飞机在悬停的时候平均功率大概是120W左右这样用电池的除以120W约等于小时=12分钟了。希望这么说大家可以理解。 3.电流：关于电流锂聚和锂离子电池的区别就明显了。锂聚合物电池的放电能力通常在同等容量的锂离子电池的数倍至数十倍。放电电流的概念通常就存在于这里~1C作为一个标准单位电流表示的是放电倍率，代表的是电池在1小时放电平台（~）放完时候能够达到的平均电流，看到这里可能很容易和上边的容量单位的解释联系起来，没错，1000mah的电池容量在1C的情况下放电电流就是1000MA 也正是因为这个，很多时候大家都会在这里产生误解。c本身是倍率的意思，目前电池标注的C 都是按照电池最大的放电电流除以1C标准电流得出来的，例如一块1000mah的电池最大能够提供10A的电流那么就用10A/1A=10C？ 但是个人认为只有在十分之一小时的时间能够放完所有电量（~）的电池才能称为真正的10C电池。现在很多伪劣的电池都把自己满电的峰值电流除以1c得到自己的放电倍率C 我个人觉得这不算欺骗也至少是不严谨的。这种现象在高倍率电池中普遍存在。
锂电池配料基础知识 一、电极的组成： 1、正极组成： a、钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。 b、导电剂：提高正极片的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性。 提高正极片的电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化。 c、 PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。 d、正极引线：由铝箔或铝带制成。 2、负极组成： a、石墨：负极活性物质，构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造 石墨两大类。 b、导电剂：提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。 提高反应深度及利用率。 防止枝晶的产生。 利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化。 （可根据石墨粒度分布选择加或不加）。 c、添加剂：降低不可逆反应，提高粘附力，提高浆料黏度，防止浆料沉淀。 d、水性粘合剂：将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。 e、负极引线：由铜箔或镍带制成。 二、配料目的： 配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起，调制成浆料，以利于均匀涂布，保证极片的一致性。配料大致包括五个过程，即：原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。 三、配料原理： （一）、正极配料原理 1、原料的理化性能。 （1）钴酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6-8 μm，含水量≤0.2%，通常为碱性，PH值为10-11左右。 锰酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为5-7 μm，含水量≤0.2%，通常为弱碱性，PH值为8左右。 （2）导电剂：非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值~300，粒径一般为 2-5 μm；主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配；通常为中性。 （3） PVDF粘合剂：非极性物质，链状物，分子量从300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性变差。 （4） NMP：弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。 2、原料的预处理 （1）钴酸锂：脱水。一般用120 oC常压烘烤2小时左右。 （2）导电剂：脱水。一般用200 oC常压烘烤2小时左右。 （3）粘合剂：脱水。一般用120-140 oC常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量的大小决定。 （4） NMP：脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。
锂离子电池的基本知识 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;而内置电池就是装入手机后,还另有一个外壳把其扣在手机电池内,如:MOTOROLA998,8088,NOKIA的大部分机型 1.外置电池 外置电池的封装形式有超声波焊接和卡扣两种: 1.1超声波焊接 外壳 这种封装形式的电池外壳均有底面壳之分,材料一般为ABS+PC料,面壳一般喷油处理,代表型号有 :MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花,而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始脱落了.其原因为:手机电池的外壳较便宜,而喷油处理的成本一般为外壳的几倍(好一点的),这样处理一般有三道工序:喷光油(打底),喷油(形成颜色),再喷亮油(顺序应该是这样的,如果我没记错的话),而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序,这样成本就很低了. 超声波焊塑机 其作用为: 行业内比较好的国产超声波焊塑机应该是深圳科威信机电公司生产的. 焊接 有了好的超声波焊塑机不够的,是否能够焊接OK,还与外壳的材料和焊塑机参数设置有很大关系,外壳方面主要与生产厂家的水口料掺杂情况有关,而参数设置则需自己摸索,由于涉及到公司一些技术资料,在这里不便多讲. 1.2卡扣式 卡扣式电池的原理为底面壳设计时形成卡扣式,其一般为一次性,如果卡好后用户强行折开的话,就无法复原,不过这对于生产厂家来讲不是很大的难度(卡好后再折开),其代表型号有:爱立信788,MOTOROLA V66. 2.内置电池 内置电池的封形式也有两种,超声波焊接和包标(使用商标将电池全部包起) 超声波焊接的电池主要有:NOKIA 8210,8250,8310,7210等. 包标的电池就很多了,如前两年很浒的MOTO998 ,8088了. 第二节锂离子电芯的基本知识 锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离