金屬鋰簡介

鋰是一種金屬元素，在元素周期表中它位于金屬首位。其化學(xué)符號為Li，是一種銀白色、十分柔軟、化學(xué)性能非常活潑的金屬，在金屬中是最輕的,在鋰電池中它通常以化合物的形式作為電池的正極。

什么叫鋰離子電池？

凡是以金屬鋰的化合物為正極的化學(xué)電源統(tǒng)稱為鋰離子電池。可充電鋰離子電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存起來，在使用時，再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，它是可逆的。

1.鋰電池基本概念

電壓（V）：指電路中兩點間的電勢差，電壓能使電子流動

開路電壓：指電池在沒有連接外電路或者外負(fù)載時的電壓。開路電壓與電池的剩余能量有一定的聯(lián)系，電量顯示就是利用這個原理。

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時電池正負(fù)極之間的電勢差。在電池放電工作狀態(tài)下，當(dāng)電流流過電池內(nèi)部時，必須克服內(nèi)阻的阻力，故工作電壓總是低于開路電壓，充電時則與之相反。

放電截止電壓：指電池充滿電后進行放電，放完電時達(dá)到的電壓（若繼續(xù)放電則為過度放電，對電池的壽命和性能有損傷）。

充電限制電壓：充電過程中由恒流變?yōu)楹銐撼潆姷碾妷褐怠?/p>

內(nèi)阻（m?）：電池的內(nèi)阻是指電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部受到的阻力。

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。

電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，歐姆內(nèi)阻是由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化引起的電阻。

電池內(nèi)阻是一個非常復(fù)雜而又非常重要的特性，影響內(nèi)阻的因素有：①主要材料；②結(jié)構(gòu)。

由于內(nèi)阻的存在，當(dāng)電池放電時，電流經(jīng)過內(nèi)阻要產(chǎn)生熱量，消耗能量，電流越大，消耗能量越多，所以內(nèi)阻越小，電池的性能越好，不僅電池的實際工作電壓高，消耗在內(nèi)阻上的能量也少。

電池容量（Ah）：電池容量是指從電池獲得電量的量或電池所能夠儲存的電量多。

容量是電池電性能的重要指標(biāo)，它由電極的容量決定，若電極的容量不等，電池的容量取決于容量小的那個電極，決不是正負(fù)極容量之和。

容量用C表示，單位用Ah（安時）或mAh（毫安時）表示。

公式：C=It,即電池容量（Ah）＝電流（A）x放電時間（h）。

容量為10安時的電池，以5安培放電可放2小時，以10安培放電可放1小時。C2表示用2小時放完電后所測得電池的容量，C5表示用5小時放完電后所測得電池的容量 。

電池的實際容量主要取決于以下幾個因素：活性物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量；活性物質(zhì)的利用率。

電池能量（Wh）：指電池儲存的電量（能量）的多少，用Wh來表示。

公式：能量（Wh）＝額定電壓（V）×容量（Ah）。

意義：3.7V、15Ah單體電芯的能量為55.5Wh，37V、10Ah電池組的能量為370Wh。電池能量是衡量電池帶動設(shè)備做功的重要指標(biāo)，容量不能決定做功的多少。

能量密度（Wh/Kg）：指單位體積或單位質(zhì)量所釋放的能量，通常用體積能量密度（Wh/L）或質(zhì)量能量密度（Wh/kg）表示。

如一節(jié)鋰電池重325g，額定電壓為3.7V，容量為10Ah，則其能量密度為113Wh/kg，下表為理論值，在實際應(yīng)用情況中需要考慮電池結(jié)構(gòu)中的殼體、零件等各方面因素。目前鋰電池的能量密度是鎳鎘和鎳氫電池的3和1.5倍，能量密度的高低是由材料密度與結(jié)構(gòu)決定。

放電倍率（A）：放電倍率是指在規(guī)定時間內(nèi)（N）放出其額定容量（C）時所需要的電流值，它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)。

放電時率與放電倍率互為倒數(shù)：1/N倍率放電＝N小時率放電；即1/N*C=C/N

以10Ah電池舉例：

5小時放電率＝C/5＝10Ah/5h＝2A＝0.2C

0.5小時放電率＝C/0.5=10Ah/0.5h=20A=2C

充電方式 ：CC/CV：CC即恒流，以固定的電流對電池充電；CV即恒壓，以固定的電壓對電池充電，充電電流會隨著下降。

涓流充電：指以小于0.1C電流對電池充電，一般在電池接近充滿電時，進行補充充電時采用，若負(fù)載對充電時間沒有嚴(yán)格要求的話，建議采用涓流充電方式充電（在此情況下，電池使用壽命較長）。

充、放電深度（COD DOD）：電池保有容量數(shù)值的表示方法，充、放電深度以百分比率來表示，如：容量為10Ah的電池放電后容量變?yōu)?Ah，可以稱為80%DOD；容量為10Ah的電池，充電后容量為8Ah，80%COD。形容滿充滿放，通常稱為100%DOD。

充電狀態(tài)稱為SOC：10Ah電池，5Ah狀態(tài)時成為50％SOC

自放電率（％/月）：

定義：電池在儲存（電路開路）過程中，容量會逐漸下降，其減少的電量與容量的比例，稱為自放電率。

原因：由于電極在電解液中的不穩(wěn)定性，電池的兩個電極發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，活性物質(zhì)被消耗，轉(zhuǎn)為電能的化學(xué)能減少，電池容量下降。

影響因素：環(huán)境溫度對其影響較大，過高溫度會加速電池的自放電。

表示：電池容量衰減（自放電率）的表達(dá)方法和單位為：%/月。

產(chǎn)生結(jié)果：電池自放電將直接降低電池的容量，自放電率直接影響電池的儲存性能，自放電率越低，貯存性能越好。

循環(huán)壽命（次）：

概念：二次電池經(jīng)歷一次充放電稱為一個周期或一次循環(huán)，電池在反復(fù)充放電后，容量會逐漸下降，在一定的放電條件下，電容量降至規(guī)定值之前，電池所經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)就是循環(huán)壽命。

定義：以電池的額定容量為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電池容量降至80%時的充放電次數(shù)稱為循環(huán)壽命。

影響因素：不正確使用電池，電池材料，電解質(zhì)的組成和濃度，充放電倍率，放電深度（DOD%），溫度，制作工藝等都對電池的循環(huán)壽命有影響。

放電平臺：指放電曲線中電壓基本保持水平的部分。放電平臺越長、越平穩(wěn)，電池的放電性能越好。

電池組的一致性：由多個單體電芯串連、并聯(lián)在一起就組成了電池組。電池組的整體性能和壽命取決于其中性能較差的一個電芯，這就要求電池組中每個電芯性能的一致性要高。除了單體電芯本身性能的誤差和原材料質(zhì)量的好壞，最主要原因是制造工藝，工藝的改進對提高電池的質(zhì)量非常重要。

化成：電池制成后，通過一定的充放電方式將其內(nèi)部正負(fù)極活性物質(zhì)激活，改善電池的充放電性能及自放電、貯存等綜合性能的過程稱為化成。電池經(jīng)過化成后才能體現(xiàn)其真實的性能。同時化成過程中的分選過程能夠提高電池組的一致性，使最終電池組的性能提高。