鋰離子電池（LiIon）早在1912年(nian)就已(yi)開發出(chu)來(lai)，但直到(dao)1995年(nian)索尼采用它們才開始普及(ji)。鋰離子（Li-Ion）電(dian)池(chi)是一種(zhong)可充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)，其能量(liang)容量(liang)是鎳鎘電(dian)池(chi)的兩倍(bei)，具有更高的穩定性和(he)安全性。鋰離子電(dian)池(chi)使(shi)用液態鋰基材料作為其電(dian)極(ji)之一。

它是把(ba)鋰(li)離(li)子嵌入碳(tan)（石油(you)焦炭和石墨）中形成負極（傳統鋰(li)電池(chi)用(yong)鋰(li)或鋰(li)合金作負極）。正極材料常(chang)用(yong)LixCoO2，也(ye)用(yong)LixNiO2和LixMnO4，電解液用(yong)LiPF6+二乙烯碳(tan)酸(suan)酯（EC）+二甲(jia)基碳(tan)酸(suan)酯（DMC）。

鋰(li)離子二次電(dian)池充、放電(dian)時的反應式為（如下圖）：

鋰離子電池的結構

鋰(li)離子電(dian)(dian)池(chi)的(de)三個主要功能部件是正(zheng)負極(ji)和電(dian)(dian)解(jie)液。通常，傳統(tong)鋰(li)離子電(dian)(dian)池(chi)的(de)負極(ji)由(you)碳制成。正(zheng)極(ji)通常是金屬(shu)氧化物(wu)。所述電(dian)(dian)解(jie)質是鋰(li)鹽在(zai)有(you)機溶劑中。電(dian)(dian)極(ji)的(de)電(dian)(dian)化學作(zuo)用在(zai)陽極(ji)和陰(yin)極(ji)之間(jian)反轉，這(zhe)取決于電(dian)(dian)流流過電(dian)(dian)池(chi)的(de)方(fang)向。

最(zui)常見(jian)的(de)(de)(de)商業使用的(de)(de)(de)陽極（負極）是石(shi)墨(mo)，在(zai)其(qi)完全鋰(li)(li)化的(de)(de)(de)LiC6狀態下，xxx容(rong)量(liang)為(wei)372mAh/g。正極一般是三種材料中(zhong)的(de)(de)(de)一種：層狀氧化物(wu)（如(ru)鈷酸(suan)鋰(li)(li)）、聚(ju)陰(yin)離子（如(ru)磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)）或尖晶石(shi)（如(ru)鋰(li)(li)錳氧化物(wu)）。最(zui)近，含有石(shi)墨(mo)烯的(de)(de)(de)電(dian)極（基(ji)于石(shi)墨(mo)烯的(de)(de)(de)2D和3D結(jie)構(gou)）也被(bei)用作鋰(li)(li)電(dian)池電(dian)極的(de)(de)(de)組件。

電解質通常是有(you)(you)機碳酸(suan)(suan)酯(zhi)的(de)混合物(wu)，例如(ru)含有(you)(you)鋰(li)離子(zi)絡合物(wu)的(de)碳酸(suan)(suan)亞乙(yi)酯(zhi)或碳酸(suan)(suan)二乙(yi)酯(zhi)。這些非(fei)水性電解質通常使用非(fei)配位陰(yin)離子(zi)鹽，例如(ru)六氟(fu)磷酸(suan)(suan)鋰(li)(LiPF6）、六氟(fu)砷酸(suan)(suan)鋰(li)一(yi)水合物(wu)（LiAsF6）、高氯酸(suan)(suan)鋰(li)（LiClO4）、四氟(fu)硼酸(suan)(suan)鋰(li)（LiBF4)，和三氟(fu)甲磺酸(suan)(suan)鋰(li)(LiCF3所以3）。

鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)池(chi)在(zai)各種設備中很常(chang)見，尤其是移動設備。鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)池(chi)的(de)適用(yong)領域也(ye)很廣泛(fan)，例如智能手(shou)機，平板電(dian)腦和筆記本電(dian)腦，無線電(dian)控制的(de)車輛，便攜式蒸發器，無人機等(deng)等(deng)。甚至有(you)一些巧妙設計的(de)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)池(chi)已(yi)用(yong)于(yu)可穿戴設備中。鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)電(dian)池(chi)（Li-Ion）與鋰(li)(li)聚(ju)合(he)物(wu)（LiPo）電(dian)池(chi)相比。由于(yu)室溫(wen)性能差，真正(zheng)的(de)鋰(li)(li)聚(ju)合(he)物(wu)LiPo電(dian)池(chi)不能在(zai)市場上買到(dao)，我們現(xian)在(zai)通常(chang)用(yong)到(dao)的(de)鋰(li)(li)聚(ju)合(he)物(wu)電(dian)池(chi)實際上是聚(ju)合(he)物(wu)雜化物(wu)或聚(ju)合(he)箔袋形式的(de)標準液體(ti)電(dian)解(jie)質(zhi)。軟包鋰(li)(li)聚(ju)合(he)物(wu)液體(ti)電(dian)池(chi)仍然需(xu)要產品中的(de)硬殼以防止膨脹，否則會有(you)安全問題。

在懸浮板和便攜式蒸發器(qi)等高(gao)排(pai)放應(ying)用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)，鋰離子（LiIon）電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)發生了燃(ran)燒或爆炸事故。其中(zhong)(zhong)一(yi)個(ge)原(yuan)因可能(neng)是(shi)(shi)(shi)劣質(zhi)甚至(zhi)可能(neng)不是(shi)(shi)(shi)鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)。例(li)如，我(wo)們知道的(de)特(te)斯拉，它的(de)S高(gao)性能(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動汽車(che)中(zhong)(zhong)使用(yong)(yong)的(de)鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，可以放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)至(zhi)零伏(fu)而(er)不會發生事故。所以，選擇一(yi)款高(gao)性能(neng)的(de)合(he)適的(de)鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，具(ju)(ju)體要(yao)看他應(ying)用(yong)(yong)的(de)范(fan)圍(wei)。鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)具(ju)(ju)有更(geng)好的(de)低溫放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)性能(neng)，工(gong)作(zuo)溫度范(fan)圍(wei)為-20’C-60’C。但是(shi)(shi)(shi)注意了，不使用(yong)(yong)的(de)話，有些也是(shi)(shi)(shi)會老(lao)化的(de)。鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)更(geng)適合(he)于非常(chang)高(gao)耗電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)設備。最后，小格提醒大家，鋰聚合(he)物(wu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)和鋰離子電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)都需(xu)要(yao)特(te)殊的(de)智能(neng)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)，并且需(xu)要(yao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路保護才能(neng)最安全地(di)使用(yong)(yong)。

鋰離子電池控制程序

單個(ge)鋰離子(zi)電(dian)池和完整鋰離子(zi)電(dian)池的充電(dian)程序略有(you)不同。

單個(ge)鋰(li)離子電(dian)池分兩個(ge)階(jie)段充(chong)電(dian)：

恒流(CC)。

恒壓(CV)。

鋰離(li)(li)子(zi)電池(chi)(chi)（一組串聯的鋰離(li)(li)子(zi)電池(chi)(chi)）分三個階段(duan)充電：

恒流。

平(ping)衡（電(dian)池平(ping)衡后不需要(yao)）。

恒壓。

在恒流階段，充電(dian)(dian)器以穩定增加的(de)電(dian)(dian)壓向電(dian)(dian)池施(shi)加恒流，直到達到每個電(dian)(dian)池的(de)電(dian)(dian)壓限制。

在平(ping)衡(heng)階段(duan)(duan)，充(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)降低(di)(di)充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流（或循環充(chong)電(dian)(dian)(dian)和(he)關閉以降低(di)(di)平(ping)均電(dian)(dian)(dian)流），同時(shi)通過平(ping)衡(heng)電(dian)(dian)(dian)路(lu)使單個(ge)電(dian)(dian)(dian)池的充(chong)電(dian)(dian)(dian)狀態達到相同水平(ping)，直到電(dian)(dian)(dian)池平(ping)衡(heng)。一些(xie)快速充(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)跳(tiao)過這個(ge)階段(duan)(duan)。一些(xie)充(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)通過對每個(ge)電(dian)(dian)(dian)池獨立充(chong)電(dian)(dian)(dian)來實現平(ping)衡(heng)。

在(zai)恒壓階段，充電器向電池(chi)施加等于xxx電池(chi)電壓乘以(yi)串聯電池(chi)數的電壓，隨著電流逐漸向0下降，直(zhi)到電流低于設定閾值(zhi)(zhi)（約(yue)3%的初始值(zhi)(zhi)）恒定充電電流。

大(da)約每500小時(shi)定期(qi)加滿一次。當電(dian)壓低于4.05V/cell時(shi)，建議啟(qi)動頂部充電(dian)。

鋰離子電池的性能

比能(neng)量密(mi)度(du)：100～250W·h/kg（360～900kJ/kg）

體積(ji)能量密(mi)度：250至680W·h/L（900至2230J/cm3）

比(bi)功(gong)率密(mi)度：300至(zhi)1500W/kg（20秒(miao)和285W·h/L）

由(you)于(yu)鋰離子電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)有(you)多(duo)種(zhong)(zhong)正(zheng)(zheng)負極(ji)材(cai)料，因此能量密(mi)度和(he)(he)電(dian)壓(ya)也隨之變化(hua)。開(kai)路電(dian)壓(ya)比更高(gao)的(de)水溶液系電(dian)池(chi)（如鉛酸，鎳金屬氫化(hua)物和(he)(he)鎳鎘）。內阻隨著循環(huan)和(he)(he)老化(hua)而增加。內阻上升會導(dao)致端子電(dian)壓(ya)在負載下(xia)下(xia)降，從而降低xxx電(dian)流消(xiao)耗。最(zui)終(zhong)，增加電(dian)阻會使電(dian)池(chi)處于(yu)一種(zhong)(zhong)狀態，使其無(wu)法再支持它(ta)所要求的(de)正(zheng)(zheng)常放電(dian)電(dian)流，而不(bu)會出現不(bu)可(ke)接受(shou)的(de)電(dian)壓(ya)降或過熱。

鋰離子電池的形狀

鋰離子電池(chi)（不(bu)同于整個電池(chi)）有各種形狀，通常(chang)可以分(fen)為四組：

小圓柱體（沒有端子的實心體，如舊筆記本電池中使用的那些）
大圓柱體（帶有大螺紋端子的實心體）
扁平或袋狀（柔軟、扁平的機身，例如用于手機和新型筆記本電腦的電池；這些是鋰離子聚合物電池。
帶有大螺紋(wen)端子的剛性塑料外殼（如電動(dong)汽車牽引包）