鋰離子電池內部結構及充電原理

　　所謂鋰離子電池是指分別用二個(gè)能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構成的二次電池。人們將這種靠鋰離子在正負極之間的轉移來(lái)完成電池充放電工作的獨特機理的鋰離子電池形象地稱(chēng)為“搖椅式電池”，俗稱(chēng)“鋰電”。

　　鋰離子電池的內部結構如下圖所示：

　　電池由正極鋰化合物、中間的電解質(zhì)膜及負極碳組成。

　　◎當電池充電時(shí)，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時(shí)反之。一般采用嵌鋰過(guò)渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。

　　◎做為負極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnO2、錫復合氧化物SnBxPyOz等。

　　◎電解質(zhì)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或它們復合膜，采用PP/PE/PP三層隔膜優(yōu)點(diǎn)是熔點(diǎn)較低，具有較高的抗穿刺強度，起到了過(guò)熱保險作用。

　　◎外殼采用鋼或鋁材料，具有防爆的功能。

　　鋰離子電池的額定電壓為3.6V。電池充滿(mǎn)時(shí)的電壓（稱(chēng)為終止充電電壓）一般為4.2V;鋰離子電池終止放電電壓為2.75V。如果鋰離子電池在使用過(guò)程中電壓已降到2.75V后還繼續使用，則稱(chēng)為過(guò)放電，對電池有損害。

　　鋰電池充電原理：

　　鋰離子電池充電原理圖：

　　其中：Iconst：恒流充電電流;

　　Ipre：預充電電流;

　　Ifull：充滿(mǎn)判斷電流;

　　Vconst：恒壓充電電壓;=

　　Vmin：預充結束電壓及短路判斷電壓

　　鋰離子電池比較驕貴。如果不滿(mǎn)足其充電及使用要求，很容易出現爆炸，壽命下降等現象。因為鋰離子電池對溫度、過(guò)壓、過(guò)流及過(guò)放電很敏感，所以所有的電池內部均集成了熱敏電阻（監控充電溫度）及防過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)放電保護電路。

　　圖一為標準鋰離子電池充電原理曲線(xiàn)，鋰離子電池的充電過(guò)程分三個(gè)階段：預充電階段;恒流充電階段;恒壓充電階段。

　　預充電階段是在電池電壓低于3V時(shí)，電池不能承受大電流的充電。這時(shí)有必要以小電流對電池進(jìn)行浮充;當電池電壓達到3V時(shí)，電池可以承受大電流的充電了。這時(shí)應以恒定的大電流充電。以使鋰離子快速均勻轉移，這個(gè)電流值越大，對電池的充滿(mǎn)及壽命越有利;當電池電壓達到4.2V時(shí)，達到了電池承受電壓的極限。這時(shí)應以4.2V的電壓恒壓充電。這時(shí)充電電流逐漸降低。當充電電流小于30mA時(shí)，電池即充滿(mǎn)了。這時(shí)要停止充電。否則，電池因過(guò)充而降低壽命。恒壓充電階段要求電壓控制精度為1%。依國家標準，鋰離子電池要能在1C的充電電流下，可以循環(huán)充放電500次以上。依一般的電池使用三天一充。這樣電池的壽命應在4年。

　　但用戶(hù)在使用電池的時(shí)候往往發(fā)現，原裝電池在使用1年，甚到半年左右的時(shí)間就報廢了，這是因為簡(jiǎn)單的充電方式惹得禍。下面將以最簡(jiǎn)單的充電原理分析一下為什么會(huì )對鋰電池有損害：

　　當沒(méi)電的電池插在這種充電器上時(shí)，充電器即以最大的電流為電池充電。如果在鋰離子電池最虛弱的低壓時(shí)（低于2.5V）就以大電流沖擊，將會(huì )嚴重損害電池的壽命。

　　另外，這類(lèi)的充電器均為直接市電220V接入，轉換為5V的低壓直流。因為轉換效率低下，會(huì )產(chǎn)生大量的熱。熱量直接疊加在了電池上，使電池溫度過(guò)高，這對電池有很大損害.