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1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀70年代時，M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。隨著科學技術的發(fā)展，鋰電池已經(jīng)成為了主流。
鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的?？?span id="1161611" class="hrefStyle">充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，只有少數(shù)幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。
概述
鋰電芯（Lithium Cell）是指電化學體系中含有鋰（包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物）的最基本電化學單位。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的?？沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)的幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。
鋰電芯（Lithium Cell）是指電化學體系中含有鋰（包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物）的最基本電化學單位。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的?？沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)的幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。
工作原理
鋰金屬電池：
鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
放電反應：Li+MnO2=LiMnO2
鋰離子電池：
鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。
充電正極上發(fā)生的反應為
LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)
充電負極上發(fā)生的反應為
6C+XLi++Xe- = LixC6
充電電池總反應：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
正極
正極材料：可選的正極材料很多，主流產(chǎn)品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照：
LiCoO2 3.7 V 140 mAh/g
Li2Mn2O4 4.0 V 100 mAh/g
LiFePO4 3.3 V 100 mAh/g
Li2FePO4F 3.6 V 115 mAh/g
正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。 充電時：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放電時：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4
負極
負極材料：多采用石墨。新的研究發(fā)現(xiàn)鈦酸鹽可能是更好的材料。負極反應：放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入。 充電時：xLi+ + xe- + 6C → LixC6放電時：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C
最早期應用在心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩。使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計算器，數(shù)碼相機、手表中。
為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對各種材料進行了研究，從而制造出前所未有的產(chǎn)品。
1992年Sony成功開發(fā)鋰離子電池。它的實用化，使人們的移動電話、筆記本、計算器等攜帶型電子設備的重量和體積大大減小。
預計到2013 年全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到278.1 億美元，2015 年，新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化應用將帶動全球鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到523.2 億美元。
就中國市場而言，得益于動力鋰離子電池的快速發(fā)展，2013 年鋰離子電池整體市場規(guī)模將達到741.7 億元，同比增長33.2%，并且未來三年市場規(guī)模增速均會保持在30%以上，到2015 年，整個中國鋰離子電池的市場規(guī)模將突破1000 億元，達到1251.5 億元。
中國產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示：電池產(chǎn)值2010年在5000多億元，這并不包括太陽能電池，2012年達到了7000億元左右，預計到2015年將突破1萬億元。而2013年家電行業(yè)不過七八千億元左右。當前全國有1.2億輛新能源汽車，1.5億輛電動自行車，50萬個充電站，都在用電池，還包括飛機、坦克等都離不開電池。
碳負極材料：
已經(jīng)實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。
錫基負極材料：
錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
氮化物
也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
合金類
包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金 ，也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
納米級
納米碳管、納米合金材料。
納米氧化物
目前合肥翔正化學科技有限公司根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場發(fā)展最新動向，諸多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統(tǒng)的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大地提高鋰電池的充放電量和充放電次數(shù)。
發(fā)展進程
1970年，代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個鋰電池。
1980年，J. Goodenough 發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。
1982年，伊利諾伊理工大學（the Illinois Institute of Technology）的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關注，因此人們嘗試利用鋰離子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。
1983年，M.Thackeray、J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極材料，具有低價、穩(wěn)定和優(yōu)良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低于鈷酸鋰，即使出現(xiàn)短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。
1989年，A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極將產(chǎn)生更高的電壓。
1991年，索尼公司發(fā)布首個商用鋰離子電池。隨后，鋰離子電池革新了消費電子產(chǎn)品的面貌。
1996年，Padhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鋰鐵（LiFePO4），比傳統(tǒng)的正極材料更具優(yōu)越性，因此已成為當前主流的正極材料。
隨著數(shù)碼產(chǎn)品如手機、筆記本電腦等產(chǎn)品的廣泛使用，鋰離子電池以優(yōu)異的性能在這類產(chǎn)品中得到廣泛應用，并在逐步向其他產(chǎn)品應用領域發(fā)展。
1998年，天津電源研究所開始商業(yè)化生產(chǎn)鋰離子電池。
2018年7月15日，從科達煤炭化學研究院獲悉，一種由純碳作為主要成分的高容量高密度鋰電池用特種碳負極材料在該院問世，這種由全新材料制備的鋰電池可以實現(xiàn)汽車續(xù)航里程突破600公里。
2018年10月，南開大學梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學賴超課題組合作成功制備了具有多級結構的銀納米線—石墨烯三維多孔載體，并負載金屬鋰作為復合負極材料。這一載體可抑制鋰枝晶產(chǎn)生，從而可實現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”。該研究成果在最新一期《先進材料》上發(fā)表。
2022年上半年，中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)主要指標實現(xiàn)高速增長，產(chǎn)量超過280吉瓦時，同比增長150%.
2022年9月22日上午，由中國航天科技集團四院自主研制并合格交付用戶的國內(nèi)首個直徑3.0米新能源鋰電銅箔核心裝備陰極輥新產(chǎn)品在西安面市，填補了國內(nèi)行業(yè)技術空白，實現(xiàn)了大直徑陰極輥的月產(chǎn)能力突破百臺大關，標志著中國超大直徑陰極輥制造技術實現(xiàn)了重大突破。
早期研發(fā)
鋰電池最早期應用在心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩等優(yōu)點，使得植入人體的起搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計算器，數(shù)碼相機、手表中。
為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對各種材料進行了研究，從而制造出前所未有的產(chǎn)品。
1992年Sony成功開發(fā)鋰離子電池。它的實用化，使人們的移動電話、筆記本、計算器等攜帶型電子設備的重量和體積大大減小。
電池結構
鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和方型。電池內(nèi)部采用螺旋繞制結構，用一種非常精細而滲透性很強的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰(或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰等)及鋁箔組成的電流收集極。負極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件(部分圓柱式使用)，以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時保護電池不受損壞。
單節(jié)鋰電池的電壓為3.7V(磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V)，電池容量也不可能無限大，因此，常常將單節(jié)鋰電池進行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場合的要求。
電池特點
優(yōu)點
1．能量比較高。具有高儲存能量密度，已達到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍；
2．使用壽命長，使用壽命可達到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C（100%DOD）充放電，有可以使用10,000次的記錄；
3．額定電壓高（單體工作電壓為3.7V或3.2V），約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組；鋰電池可以通過一種新型的鋰電池調(diào)壓器的技術，將電壓調(diào)至3.0V，以適合小電器的使用。
4．具備高功率承受力，其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力，便于高強度的啟動加速；
5．自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20；
6．重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/6-1/5；
7．高低溫適應性強，可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在-45℃環(huán)境下使用；
8．綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。
9．生產(chǎn)基本不消耗水，對缺水的中國來說，十分有利。
比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時；kg是千克(重量單位)，L是升（體積單位）。
缺點
1．鋰原電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險。
2．鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，價格昂貴，安全性較差。
3．鋰離子電池均需保護線路，防止電池被過充過放電。
4．生產(chǎn)要求條件高，成本高。
5．使用條件有限制，高低溫使用危險大。
電池特征
1.高能量密度鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半，體積是鎳鎘的20-30%，鎳氫的35-50%。
2.高電壓一個鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V（平均值），相當于三個串聯(lián)的鎳鎘或鎳氫電池。
3.無污染鋰離子電池不含有諸如鎘、鉛、汞之類的有害金屬物質(zhì)。
4.不含金屬鋰鋰離子電池不含金屬鋰，因而不受飛機運輸關于禁止在客機攜帶鋰電池等規(guī)定的限制。
5.循環(huán)壽命高在正常條件下，鋰離子電池的充放電周期可超過500次，磷酸亞鐵鋰則可以達到2000次。
6.無記憶效應記憶效應是指鎳鎘電池在充放電循環(huán)過程中，電池的容量減少的現(xiàn)象。鋰離子電池不存在這種效應。
7.快速充電使用額定電壓為4.2V的恒流恒壓充電器，可以使鋰離子電池在1.5-2.5個小時內(nèi)就充滿電；而新開發(fā)的磷鐵鋰電池，已經(jīng)可以在35分鐘內(nèi)充滿電。
充電知識
充電電壓
一般手機電池電壓寫的是3.7V，但一般充電器的電壓寫的是5V，但不會影響使用的，因為手機內(nèi)部有充電管理芯片負責降壓恒流充電。
5號的圓柱形鋰電池，即14500的電池。是通過鋰電池調(diào)壓器的技術，將電池的電壓調(diào)至可適合小電器使用的3.0V電壓。
對于新買的鋰離子電池的“激活”問題，眾多的說法是：充電時間一定要超過12小時，反復做三次，以便激活電池。這種“前三次充電要充12小時以上”的說法，明顯是從鎳電池（如鎳鎘和鎳氫）延續(xù)下來的說法。所以這種說法，可以說一開始就是誤傳。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，所有嚴肅的正式技術資料都強調(diào)過充和過放電會對鋰電池、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準時間和標準方法充電，特別是不要進行超過12個小時的超長充電。
電池同樣需要激活。但是這個過程是由生產(chǎn)廠家完成的，與用戶無關，用戶也沒有能力完成。鋰電池真正的激活過程是這樣的：鋰離子電池殼灌輸電解液-封口--化成，就是恒壓充電，然后放電，如此進行幾個循環(huán)，使電極充分浸潤電解液充分活化，直至容量達到要求為止，這個就是激活過程--分容，也就是說出廠后鋰離子電池到用戶手上已經(jīng)是激活過的了。另外，其中有些電池的激活過程需要電池處于開口狀態(tài)，激活以后再封口。
有些產(chǎn)品的說明書上寫著，建議用戶前三次使用，要對手機進行完全的充放電。其實事實是這樣的，在電池出廠，然后銷售，再到用戶的手中，會經(jīng)歷一段時間，一個月或者幾個月，這樣一來，電池的電極材料就會“鈍化”，此時容量低于正常值，使用時間亦隨之縮短。但鋰電池很容易激活，只要經(jīng)過3—5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池，恢復正常容量。由于鋰電池本身的特性，決定了它幾乎沒有記憶效應。因此用戶新鋰電池在激活過程中，是不需要特別的方法和設備的。
長充深充
長充可能導致過充。鋰電池或充電器在電池充滿后都會自動停充，并不存在鎳電充電器所謂的持續(xù)10幾小時的“涓流”充電。也就是說，如果鋰電池在充滿后，放在充電器上也是白充。誰都無法保證電池的充放電保護電路的特性永不變化和質(zhì)量的萬無一失，所以電池將長期處在危險的邊緣徘徊。這也是反對長充電的另一個理由。
在對某些機器上，充電超過一定的時間后，如果不去取下充電器，這時系統(tǒng)不僅不停止充電，還將開始放電-充電循環(huán)。也許這種做法的廠商自有其目的，但顯然對電池的壽命而言是不利的。同時，長充電需要很長的時間，往往需要在夜間進行，而以中國電網(wǎng)的情況看，許多地方夜間的電壓都比較高，而且波動較大。前面已經(jīng)說過，鋰電池是很嬌貴的，它比鎳電在充放電方面耐波動的能力差得多，于是這又帶來附加的危險。
事實上，淺放淺充對于鋰電更有益處，只有在產(chǎn)品的電源模塊為鋰電做校準時，才有深放深充的必要。所以，使用鋰電供電的產(chǎn)品不必拘泥于過程，一切以方便為先，隨時充電。
過充過放
鋰離子電池的額定電壓，因為材料的變化，一般為3.7V，磷酸鐵鋰（以下稱磷鐵）正極的則為3.2V。充滿電時的終止充電電壓國際標準是4.2V，磷鐵3.6V。鋰離子電池的終止放電電壓為2.75V～3.0V(國內(nèi)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，一般為3.0～2.75V，磷鐵為2.5V。)。低于2.5V（磷鐵2.0V）繼續(xù)放電稱為過放（國際標準為最低3.2v，磷鐵2.8v），低電壓的過放或自放電反應會導致鋰離子活性物質(zhì)分解破壞，并不一定可以還原。而鋰離子電池任何形式的過充都會導致電池性能受到嚴重破壞，甚至爆炸。鋰離子電池在充電過程必需避免對電池產(chǎn)生過充。
充電說明
鋰電動車充電說明
1．放置補電：
電池組在出廠前均有部分電量剩余，在電動車出售后亦可以進行短距離的騎行。第一次騎行完畢后，須對電池進行首次充電，建議首次充電應進行稍長時間（8-12小時）。
電池組在使用過后應及時充電不可虧電儲存，如果電池放置超過兩個月時間未被使用，電池組需要進行一次完全的充電。如置放超過5個月電池組需要進行一次充放電循環(huán)。規(guī)律使用電池，正常使用、長時間放置時對電池組規(guī)律地充電，可以保證電池組最佳實用效果，并延長使用壽命
2．正常充電：
首先連接充電器與被充電電池組，之后再將充電器電源插頭連接到220V交流電源。（此連接順序會避免插拔充電插頭時電火花的產(chǎn)生。）當電源接通后充電器顯示紅色指示燈說明電池組正在正常充電，常規(guī)進行6-8小時充電即可。
3．充電器注意事項：
為了確保電池組的充電安全和保證電池組的使用壽命，此款電池組只可使用配套的36V鋰電專用充電器。如果充電器丟失或者損壞請找相應經(jīng)銷商購買。不得使用鉛酸充電器或其他形式的充電器進行充電。
鋰電池維護
1.由于鋰電池屬于無記憶性電池，客戶使用中建議在每次或者每天騎行后即可對電池組進行規(guī)律性的充電或者補電，這樣會大幅度提高電池組的使用壽命。建議不要每次都騎行至電池組不可放出電量后再進行充電，不建議放電超過于電池組容量的90% 。當在電動車在靜止狀態(tài)下，電動車上的欠壓指示燈亮起時，需及時充電。
2.當電動車啟動時、走上陡坡路、土石路或者強烈頂風狀態(tài)下，建議客戶在騎行時同時使用腳踏助力，使得電池及電機擁有最長壽命。
3.電池組容量是在常溫25℃時進行測量的，因此在冬季,電池容量的發(fā)揮、以及行駛里程略有降低是被視為正常的。建議在冬季，在環(huán)境溫度較高的地方對電池組進行充電，確保能夠電池組充飽。
4.電動車在不騎行或者停放的情況下，建議客戶拔下電池組與電動車的鏈接插頭，或者關閉電源鎖。因為電機和控制器在空載狀態(tài)下會有耗電，請避免電量浪費。
鋰電池使用注意：
1.在雨雪天氣騎行時，電池組與電動自行車之間放電插口部分不應該接觸到水。不用的時候，關掉電池電源開關，以免造成短路后果。且盡量避免在惡劣環(huán)境下使用電動車。注意電池組的防水。
2.電池放置應該躲避水源、火源、保持干燥，避免強烈搖晃、磕碰及短路。夏季時節(jié)，電池應該避免太陽直射。
3.特別提醒: 不要擅自對電池進行拆包、修改，或進行破壞；嚴禁將此電池使用在其他品牌或型號的電動車上；使用時避免異物對充放電口進行短路。
主要材料
碳負極材料
實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。
錫基負極材料
錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
氮化物
沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
合金類
包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金 ，也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
納米級
納米碳管、納米合金材料。
納米氧化物
根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場發(fā)展最新動向，諸多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統(tǒng)的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大地提高鋰電池的充放電量和充放電次數(shù)。
電池膨脹損壞
外殼特性
鋰，原子序數(shù)3，原子量為6.941，是最輕的堿金屬元素。為了提升安全性及電壓，科學家們發(fā)明了用石墨及鈷酸鋰等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結構，形成了納米等級的細小儲存格子，可用來儲存鋰原子。這樣一來，即使是電池外殼破裂，氧氣進入，也會因氧分子太大，進不了這些細小的儲存格，使得鋰原子不會與氧氣接觸而避免爆炸。
保護措施
鋰電池芯過充到電壓高于 4.2V 后，會開始產(chǎn)生副作用。過充電壓愈高，危險性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于 4.2V 后，正極材料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半， 此時儲存格常會垮掉， 讓電池產(chǎn)生永久性的容量損失。 如果繼續(xù)充電，由于負極的儲存格已經(jīng)裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬會堆積于負極材料表面。這些鋰原子會由負極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶。這些鋰金屬結晶會穿過隔膜，使正負極短路。有時在短路發(fā)生前電池就先爆炸，這是因為在過充過程，電解液等材料會分解產(chǎn)生氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓脹破裂，讓氧氣進去與堆積在負極表面的鋰原子反應，進而爆炸。
因此，鋰電池充電時，一定要設定電壓上限， 才可以同時兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。最理想的充電電壓上限為 4.2V。 鋰電芯放電時也要有電壓下限。 當電芯電壓低于 2.4V 時， 部分材料會開始被破壞。 又由于電池會自放電， 放愈久電壓會愈低，因此，放電時最好不要放到 2.4V 才停止。鋰電池從 3.0V 放電到 2.4V 這段期間，所釋放 的能量只占電池容量的 3%左右。因此，3.0V 是一個理想的放電截止電壓。 充放電時，除了電壓的限制，電流的限制也有其必要。電流過大時，鋰離子來不及進入儲存格，會聚集于材料表面。
這些鋰離子獲得電子后，會在材料表面產(chǎn)生鋰原子結晶，這與過充一樣，會造成危險性。萬一電池外殼破裂，就會爆炸。 因此，對鋰離子電池的保護，至少要包含：充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項。一般鋰電池組內(nèi)，除了鋰電池芯外，都會有一片保護板，這片保護板主要就是提供這三項保護。但是，保護板的這三項保護顯然是不夠的，全球鋰電池爆炸事件還是頻傳。要確保電池系統(tǒng)的安全性，必須對電池爆炸的原因， 進行更仔細的分析。
爆炸原因
1、內(nèi)部極化較大；
2、極片吸水，與電解液發(fā)生反應氣鼓；
3、電解液本身的質(zhì)量、性能問題；
4、注液時候注液量達不到工藝要求；
6、粉塵、極片粉塵首先易導致微短路；
7、正負極片較工藝范圍偏厚，入殼難；
8、注液封口問題，鋼珠密封性能不好導致氣鼓；
9、殼體來料存在殼壁偏厚，殼體變形影響厚度；
10、外面環(huán)境溫度過高也是導致爆炸的主要原因。
爆炸類型
爆炸類型分析電池芯爆炸的類形可歸納為外部短路、內(nèi)部短路、及過充三種。此處的外部系指電芯的外部，包含了電池組內(nèi)部絕緣設計不良等所引起的短路。 當電芯外部發(fā)生短路，電子組件又未能切斷回路時，電芯內(nèi)部會產(chǎn)生高熱，造成部分電解液汽化，將電池外殼撐大。當電池內(nèi)部溫度高到 135 攝氏度時，質(zhì)量好的隔膜紙，會將細孔關閉，電化學反應終止或近乎終止，電流驟降，溫度也慢慢下降，進而避免了爆炸發(fā)生。但是，細孔關閉率太差，或是細孔根本不會關閉 的隔膜紙，會讓電池溫度繼續(xù)升高，更多的電解液汽化，最后將電池外殼撐破，甚至將電池溫度提高到使材料燃燒并爆炸。 內(nèi)部短路主要是因為銅箔與鋁箔的毛刺穿破隔膜，或是鋰原子的樹枝狀結晶穿破膈膜所造成。
這些細小的針狀金屬，會造成微短路。由于，針很細有一定的電阻值，因此，電流不見得會很大。銅鋁箔毛刺系在生 產(chǎn)過程造成，可觀察到的現(xiàn)象是電池漏電太快，多數(shù)可被電芯廠或是組裝廠篩檢出來。而且，由于毛刺細小， 有時會被燒斷，使得電池又恢復正常。因此，因毛刺微短路引發(fā)爆炸的機率不高。 這樣的說法，可以從各電芯廠內(nèi)部都常有充電后不久，電壓就偏低的不良電池，但是卻鮮少發(fā)生爆炸事件，得到統(tǒng)計上的支持。因此，內(nèi)部短路引發(fā)的爆炸，主要還是因為過充造成的。
因為，過充后極片上到處 都是針狀鋰金屬結晶，刺穿點到處都是，到處都在發(fā)生微短路。因此，電池溫度會逐漸升高，最后高溫將電 解液氣體。這種情形，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸，還是外殼先被撐破，使空氣進去與鋰金屬發(fā)生激烈氧化，都是爆炸收場。 但是過充引發(fā)內(nèi)部短路造成的這種爆炸，并不一定發(fā)生在充電的當時。有可能電池溫度還未高到讓材料燃燒、產(chǎn)生的氣體也未足以撐破電池外殼時，消費者就終止充電，帶手機出門。這時眾多的微短路所產(chǎn)生的熱，慢慢的將電池溫度提高，經(jīng)過一段時間后，才發(fā)生爆炸。消費者共同的描述都是拿起手機時發(fā)現(xiàn)手機很 燙，扔掉后就爆炸。
綜合以上爆炸的類型，可以將防爆重點放在過充的防止、外部短路的防止及提升電芯安全性三方面。其中過充防止及外部短路防止屬于電子防護，與電池系統(tǒng)設計及電池組裝有較大關系。電芯安全性提升 之重點為化學與機械防護，與電池芯制造廠有較大關系。
設計規(guī)范
由于全球手機有數(shù)億只，要達到安全，安全防護的失敗率必須低于一億分之一。由于，電路板的故障率 一般都遠高于一億分之一。因此，電池系統(tǒng)設計時，必須有兩道以上的安全防線。常見的錯誤設計是用充電器（adaptor）直接去充電池組。這樣將過充的防護重任，完全交給電池組上的保護板。雖然保護板的故障率不高，但是，即使故障率低到百萬分之一，機率上全球還是天天都會有爆炸事故發(fā)生。 電池系統(tǒng)如能對過充、過放、過電流都分別提供兩道安全防護，每道防護的失敗率如果是萬分之一，兩道防護就可以將失敗率降到一億分之一。
常見的電池充電系統(tǒng)包含充電器及電池組兩大部分。 ①充電器又包含適配器及充電控制器兩部分。適配器將交流電轉(zhuǎn)為直流電，充電控制器則限制直流 電的最大電流及最高電壓。②電池組包含保護板及電池芯兩大部分，以及一個 PTC 來限定最大電流。適配器交流變直流作用：電控制器限流限壓。充電器作用: 保護板過充、 過放、過流等防護。
電池組作用：限流片。電池芯以手機電池系統(tǒng)為例，過充防護系統(tǒng)利用充電器輸出電壓設定在 4.2V 左右，來達到第一層防護，這樣就算電池組上的保護板失效，電池也不會被過充而發(fā)生危險。第二道防護是保護板上的過充防護功能，一般設定為 4.3V。這樣，保護板平常不必負責切斷充電電流，只有當充電器電壓異常偏高時，才需要動作。過電流防護則是由保護板及限流片來負責，這也是兩道防護，防止過電流及外部短路。由于過放電只會發(fā)生在電子產(chǎn)品被使用的過程。因此，一般設計是由該電子產(chǎn)品的線路板來提供第一道防護，電池組上的保護板則提供第二道防護。當電子產(chǎn)品偵測到供電電壓低于 3.0V 時，應該自動關機。如果該產(chǎn)品設計時未設計這項功能，則保護板會在電壓低到 2.4V 時，關閉放電回路。
總論：電池系統(tǒng)設計時，必須對過充、過放、與過電流分別提供兩道電子防護。 把保護板拿掉后充電，如果電池會爆炸就代表設計不良。 上述方法雖然提供了兩道防護，但是由于消費者在充電器壞掉后，常會買非原廠充電器來充電，而充電 器業(yè)者，基于成本考慮，常將充電控制器拿掉，來降低成本。結果，劣幣驅(qū)逐良幣，市面上出現(xiàn)了許多劣質(zhì)充電器。這使得過充防護失去了第一道也是最重要的一道防線。而過充又是造成電池爆炸的最重要因素，因 此，劣質(zhì)充電器可以稱得上是電池爆炸事件的元兇。 當然，并非所有的電池系統(tǒng)都采用如上述的方案。在有些情況下，電池組內(nèi)也會有充電控制器的設計。
最后的防線：如果電子的防護措施都失敗了，最后的一道防線，就要由電芯來提供了。電芯的安全層級， 可依據(jù)電芯能否通過外部短路和過充來大略區(qū)分等級。由于，電池爆炸前，如果內(nèi)部有鋰原子堆積在材料表面，爆炸威力會更大。而且，過充的防護常因消費者使用劣質(zhì)充電器而只剩一道防線，因此，電芯抗過充能力比抗外部短路的能力更重要。 鋁殼電芯與鋼殼電芯安全性比較，鋁殼具有很高的安全優(yōu)勢。
辨別電池
1.比較電池容量的大小。一般的鎘鎳電池為500mAh或600mAh，氫鎳電池也不過800-900mAh;而鋰離子手機電池的容量一般都在1300-1400mAh之間，所以鋰電池充足電后使用的時間約是氫鎳電池的1.5倍，是鎘鎳電池的3.0倍左右。如果發(fā)現(xiàn)所購買的鋰離子手機電池塊工作時間并沒有宣傳的或說明書上規(guī)定的長，就有可能是假冒的。
2.看塑膠表面及塑膠材質(zhì)。正品電池防磨面均勻，采用的是PC材質(zhì)，無脆裂現(xiàn)象；假冒電池無防磨面或過于粗糙，采用的是再生材質(zhì)，易脆裂。
3.測量電池塊的充電電壓。如果用鎘鎳、氫鎳電池塊假冒鋰離子手機電池塊，就必須由5個單體電池組成，單個電池的充電電壓一般不超過1.55V，電池塊的總電壓不超過7.75V。當電池塊的充電總電壓低于8.0V時就有可能是鎘鎳、氫鎳電池。
4.對于原裝電池，它的電池表面色澤紋理清晰、均勻、乾凈、無明顯劃痕及損傷；電池標志應印有電池型號、種類、額定容量、標準電壓、正負極標志、制造廠名。手感要光滑無阻塞，松緊適宜，與手配合良好，鎖扣可靠；五金片無明顯劃痕及發(fā)黑、發(fā)綠現(xiàn)象。如果購買的手機電池與上面的現(xiàn)象不符合的，可以初步斷定是假貨。
5.許多手機生產(chǎn)廠商也從自身的角度出發(fā)，通過努力提高工藝水準，來提高手機及其配件的造假難度，從而進一步遏制假貨水貨泛濫的現(xiàn)象。一般正規(guī)的手機產(chǎn)品及其配件要求在外表上必須做到一致性。因此如果把買回來的手機電池裝上時，應該仔細對照一下機身與電池底殼，假如色澤光暗一致，就是原裝電池。否則，電池本身較暗淡無光澤，就有可能是假電池。
6.觀察充電的異常情況。一般，正品手機電池內(nèi)部應有過流保護器，在外部短路等導致電流過大的情況下，自動切斷回路，以免燒毀或損壞手機；鋰離子電池另具有過流保護線路，當使用不規(guī)范電器，交電電流過大時也會自動切斷電源，導致充不進，在電池正常情況，可自動恢復到導通狀態(tài)。如果，在充電的過程中，發(fā)現(xiàn)電池嚴重發(fā)熱或者冒煙，甚至爆炸，說明電池肯定是假的。
7.借助專用工具。面對市場上的手機電池的種類越來越多，而假冒的技術也是越來越高明，一些大公司也在不斷地提高防偽技術。隨著防偽技術的提高，也就很難從外觀上來識別真假了。
選購方法
鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池。鋰離子電池的電解質(zhì)是流動的，因此，比鋰聚合物電池更不穩(wěn)定，碰到外力摔打，或者使用不符合標準的充電器，都可能引起電池爆炸。很多手機、手提電腦等便攜式電子產(chǎn)品，所用的電池都是鋰電池。也就是說，很多人的身邊有一個“炸彈”。為安全起見，選購時一定要注意以下幾點。
一、有沒有標示明確容量。無明確標示容量（如1000mAh或1000毫安培小時）的電池很有可能就是使用劣質(zhì)電池或回收電池。市場上充斥的許多廉價的電池，就是使用回收電池心做的，價格雖然便宜，但是壽命短、品質(zhì)不穩(wěn)定，使用不慎可能會損壞手機。
二、有沒有保證待機時間。待機時間即電池裝入手機后到下一次充電的連續(xù)使用時間。一般市場上銷售的電池都無法對顧客保證待機時間，這是因為電池品質(zhì)不穩(wěn)定的關系，許多廉價的電池因為是使用品質(zhì)不良的電池心，所以待機時間很短 。
三、是否加裝安全保護電路板。無保護電路板，則鋰電池就有變形、漏液、爆炸的危險。在惡性削價競爭下，各家尋求更低價位的保護電路板，或者根本省略了這個裝置，使得市面上充斥著有爆炸危險的鋰電池。消費者無法從外觀分辨出來是否有保護電路板，因此最好選擇有信譽的商家購買。
2022年01月19日工信部將指導有關單位加快制定鋰電編碼標準。
水溶液電池
2013年3月13日消息,最新一期《自然》(Nature)雜志子刊《科學報道》(Sci.Report)刊發(fā)了復旦大學教授吳宇平課題組的一項重磅研究成果。這項關于水溶液鋰電池體系的最新研究，可將鋰電池性能提高80%。電動汽車只需充電10秒即可行駛400公里，這種電池成本低廉，安全不易爆炸。
吳宇平課題組13日向記者展示了這種鋰電池體系。一片薄薄的金屬鋰，被特制的復合膜緊密包裹，將其置于pH值呈中性的水溶液中，與鋰離子電池中傳統(tǒng)的正極材料尖晶石錳酸鋰組裝，即可制成平均充電電壓為4.2V、放電電壓為4.0V的新型水鋰電，這一成果大大突破了水溶液的理論分解電壓1.23V。
吳宇平課題組的這項成果對發(fā)展新型的低成本、易大規(guī)模生產(chǎn)、安全環(huán)保的蓄電池體系提供了可能。據(jù)稱，新型的水鋰電采用水溶液作為電解質(zhì)，阻燃性增強，使電池在使用過程中不易發(fā)燙發(fā)熱，安全性能高；用高分子材料和無機材料制成復合膜，能將電池的能量損耗降到5%以下。
據(jù)估計，如果將這種電池用于手機，同樣大小的電池至少能將手機通話時間延長一倍，成本則不足原有的一半；用于汽車同樣如此，對環(huán)境構成的污染也比現(xiàn)有鋰電池小得多。
吳宇平說，美國能源研究所已“瞄”上這項研究，希望與他達成合作意向。但他更希望能與國內(nèi)有前瞻性的企業(yè)合作。他表示，“新型水鋰電在生活中可具體應用到各方各面，希望水鋰電的突破能夠最終使消費者對安全放心、對成本接受，解決目前全球躊躇不前的電動汽車產(chǎn)業(yè)?！?/p>
和鉛酸電池區(qū)別
鋰電池和鉛酸電池作為兩種不同的化學電源體系，它們在多個方面存在顯著的區(qū)別。以下是關于鋰電池和鉛酸電池的主要區(qū)別：
一、材料組成
鋰電池：主要使用鋰元素或其化合物（如鋰離子）作為電極活性材料，并配以碳材料（如石墨）作為負極。鋰電池的正極材料種類繁多，包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。
鉛酸電池：主要使用鉛及其化合物（如鉛酸）作為電極活性材料，電解液為硫酸溶液。鉛酸電池的結構相對簡單，由正極板、負極板、隔板、電解液和電池槽等組成。
二、能量密度
鋰電池：具有更高的能量密度，這意味著相同重量的鋰電池可以存儲更多的電能。這種特性使得鋰電池在便攜式電子設備和電動汽車等領域具有廣泛的應用前景。
鉛酸電池：雖然也具有一定的能量密度，但相比鋰電池而言要低得多。
三、充電速度
鋰電池：通常具有較快的充電速度，可以在較短時間內(nèi)充滿電。
鉛酸電池：充電速度相對較慢，需要更長的時間才能充滿電。
四、使用壽命
鋰電池：使用壽命通常比鉛酸電池長。鋰電池可以在數(shù)千次的充放電循環(huán)中保持其性能。
鉛酸電池：通常在數(shù)百次充放電循環(huán)后就需要更換。
五、環(huán)保性
鋰電池：是一種相對環(huán)保的能源儲存方式。雖然鋰電池在生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，但其回收和處理過程相對較少產(chǎn)生有害物質(zhì)。此外，鋰電池的高能量密度和長使用壽命也有助于減少廢棄電池的數(shù)量和對環(huán)境的污染。
鉛酸電池：則存在較為嚴重的環(huán)境污染問題。鉛酸電池中含有有毒的鉛和硫酸等物質(zhì)，在生產(chǎn)、使用和處置過程中都可能對環(huán)境和人類健康造成危害。
六、成本
鋰電池：的成本通常高于鉛酸電池。這主要是由于鋰電池的原材料成本較高以及生產(chǎn)工藝復雜等原因所致。然而，考慮到鋰電池的高能量密度和長使用壽命等優(yōu)點，其在長期應用中可能具有更好的成本效益。
鉛酸電池：則因其生產(chǎn)成本相對較低而在一些低成本應用中具有競爭優(yōu)勢。
七、應用領域
鋰電池：廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動車、儲能系統(tǒng)等領域，這些應用對能量密度、自放電率和環(huán)保性有較高要求。
鉛酸電池：主要應用于汽車啟動電源、電動自行車、不間斷電源等領域，這些應用對能量密度要求不高，但對成本和循環(huán)壽命有一定要求。
綜上所述，鋰電池和鉛酸電池在材料組成、能量密度、充電速度、使用壽命、環(huán)保性、成本以及應用領域等方面都存在明顯的差異。在選擇電池類型時，應根據(jù)具體的應用場景和預算來做決策。
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