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锂电发展与其特性
随着二十(shi)世纪的发(fa)展，小(xiao)型化(hua)的设备日(ri)益增多，对电(dian)源提出了(le)很高的要求。锂(li)电(dian)池随之进入(ru)了(le)大规模的实用阶段。
**早得以(yi)应(ying)用的是锂(li)亚原电池，用于(yu)中。由于(yu)锂(li)亚电池的自放(fang)电率极低，放(fang)电电压(ya)十分平缓。使(shi)得起搏器植入人体长期使(shi)用成为(wei)可能。
锂锰(meng)电池(chi)一(yi)般有高于3.0伏的标(biao)称(cheng)电压，更适合作集成(cheng)电路电源(yuan)，广泛(fan)用于计(ji)算机(ji)、计(ji)算器、手表中。
现在(zai)，锂离子电池大(da)量应用(yong)在(zai)手机、笔(bi)记本(ben)电脑、电动工具、电动车、路灯(deng)备用(yong)电源、航灯(deng)、家(jia)用(yong)小电器上，可以说是**大(da)的应用(yong)群(qun)体。
刚研发出来的(de)(de)超级锂电(dian)池(chi)能在短时间迅速(su)充(chong)电(dian)完成，例如(ru)(ru)手(shou)机充(chong)电(dian)一般20秒，这种电(dian)池(chi)有可能加大电(dian)池(chi)未来的(de)(de)使用领域，例如(ru)(ru)使用在电(dian)动汽车(che)上，使中途充(chong)电(dian)如(ru)(ru)加油(you)一般方便(bian)。
锂电池主要优点： 1．能(neng)量比(bi)较高。具(ju)有高储存能(neng)量密度，目前已达(da)到460-600Wh/kg，是的约6-7倍；
2．使用寿命(ming)长，使用寿命(ming)可达到6年以上，磷酸亚(ya)铁(tie)锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有(you)可以使用10,000次(ci)的记录；
3．额(e)定电压(ya)高（单体(ti)工作电压(ya)为3.7V或3.2V），约等于(yu)3只镍(nie)镉或镍(nie)氢的串联电压(ya)，便于(yu)组(zu)成(cheng)电池电源(yuan)组(zu)；
4．具备高功率(lv)承受(shou)力，其中电动汽(qi)车用的磷酸亚铁锂(li)锂(li)离子(zi)电池可以(yi)达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；
5．自放电(dian)率(lv)很低，这是该电(dian)池**突出的**性之一(yi)，目前(qian)一(yi)般可做到1%/月(yue)以下(xia)，不到镍氢电(dian)池的1/20；
6．重量轻，相同(tong)体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5；
7．高低温(wen)适(shi)应(ying)性强，可以在-20℃--60℃的(de)环境下(xia)使用，经过工艺上的(de)处理(li)，可以在-45℃环境下(xia)使用；
8．绿色环(huan)保，不论生产、使用(yong)和(he)报废，都(dou)不含(han)有、也不产生任何铅(qian)、汞、镉等有毒(du)有害重金属元素和(he)物质。
9．生产基本不消(xiao)耗水，对缺(que)水的我国来说，十分有利。
比(bi)能(neng)量指的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)(shi)单(dan)(dan)位重量或(huo)(huo)单(dan)(dan)位体积的(de)(de)能(neng)量。比(bi)能(neng)量用Wh/kg或(huo)(huo)Wh/L来表示。Wh是(shi)(shi)(shi)(shi)能(neng)量的(de)(de)单(dan)(dan)位，W是(shi)(shi)(shi)(shi)瓦、h是(shi)(shi)(shi)(shi)小时；kg是(shi)(shi)(shi)(shi)千克(ke)(重量单(dan)(dan)位)，L是(shi)(shi)(shi)(shi)升(sheng)(体积单(dan)(dan)位)。
1．锂均存在安全性差，有发(fa)生爆炸的危险。
2．钴酸锂的(de)锂离子电(dian)池(chi)不(bu)能大放电(dian)，安全性较(jiao)差。
3．锂离子电池均(jun)需(xu)保护线路，防止电池被过充过放电。
4．生产要(yao)求(qiu)条件高，成本高。
为了避(bi)免因使用(yong)不(bu)当造成电(dian)(dian)池(chi)过(guo)(guo)(guo)放(fang)电(dian)(dian)或者过(guo)(guo)(guo)充电(dian)(dian)，在(zai)单体锂(li)离子电(dian)(dian)池(chi)内(nei)设(she)有三重保护机(ji)构(gou)。一(yi)是(shi)采用(yong)开(kai)关(guan)元件(jian)，当内(nei)的(de)温度(du)(du)上(shang)升(sheng)时(shi)，它的(de)阻值随之上(shang)升(sheng)，当温度(du)(du)过(guo)(guo)(guo)高时(shi)，会(hui)自动停止供电(dian)(dian)；二是(shi)选择适当的(de)隔板材料，当温度(du)(du)上(shang)升(sheng)到一(yi)定数(shu)值时(shi)，隔板上(shang)的(de)微米级微孔会(hui)自动溶解掉，从而使锂(li)离子不(bu)能通(tong)过(guo)(guo)(guo)，电(dian)(dian)池(chi)内(nei)部(bu)(bu)反应停止；三是(shi)设(she)置安(an)全阀（就是(shi)电(dian)(dian)池(chi)顶部(bu)(bu)的(de)放(fang)气孔），电(dian)(dian)池(chi)内(nei)部(bu)(bu)压力(li)上(shang)升(sheng)到一(yi)定数(shu)值时(shi)，自动打(da)开(kai)，保证电(dian)(dian)池(chi)的(de)使用(yong)安(an)全性(xing)。
有时，电池本身虽然有安全(quan)控制措施(shi)，但是因(yin)为(wei)某些原因(yin)造成控制失灵，缺少安全(quan)阀或者气体来(lai)不及通过安全(quan)阀释放，电池内压(ya)便会急剧上升(sheng)而引起爆炸(zha)。
一般情况下，锂离子电(dian)池储(chu)存(cun)的(de)总能量(liang)(liang)和其(qi)安全性(xing)是成反比的(de)，随着电(dian)池容(rong)量(liang)(liang)的(de)增加，电(dian)池体(ti)积(ji)也在增加，其(qi)散(san)热(re)性(xing)能变差，出(chu)事故的(de)可能性(xing)将大幅(fu)增加。对于手机用锂离子电(dian)池，基本要(yao)求(qiu)是发生安全事故的(de)概率要(yao)小于百万分之一，这也是社会公众所(suo)能接受的(de)**低(di)标准。而对于大容(rong)量(liang)(liang)锂离子电(dian)池，特别是汽车等用大容(rong)量(liang)(liang)锂离子电(dian)池，采用强(qiang)制散(san)热(re)尤为重要(yao)。
选择更(geng)安全(quan)的(de)电(dian)极(ji)材料(liao)，选择锰酸(suan)锂(li)材料(liao)，在分(fen)子结(jie)构(gou)方面(mian)保(bao)证了在满(man)电(dian)状态，正极(ji)的(de)锂(li)离子已经完全(quan)嵌入到负极(ji)炭孔中，从根本(ben)上避免了枝(zhi)晶(jing)的(de)产生(sheng)。同(tong)时锰酸(suan)锂(li)稳固的(de)结(jie)构(gou)，使其氧化性能远(yuan)远(yuan)低于钴酸(suan)锂(li)，分(fen)解温度(du)超过钴酸(suan)锂(li)100℃，即使由(you)于外(wai)(wai)力发生(sheng)内部(bu)(bu)短路（针刺），外(wai)(wai)部(bu)(bu)短路，过充电(dian)时，也完全(quan)能够(gou)避免了由(you)于析出金属锂(li)引发燃(ran)烧、爆炸的(de)危险。
另(ling)外，采用(yong)锰酸(suan)锂(li)材(cai)料还(hai)可以大幅度降低成本。
提高(gao)现有安(an)全控制技术的性(xing)能，**先要提高(gao)锂离(li)子电池(chi)芯(xin)的安(an)全性(xing)能，这对大容量(liang)电池(chi)尤为重要。选择热关闭性(xing)能好(hao)的隔(ge)(ge)膜(mo)，隔(ge)(ge)膜(mo)的作用是(shi)在(zai)隔(ge)(ge)离(li)电池(chi)正负(fu)极的同时，允许锂离(li)子的通过。当温度升高(gao)时，在(zai)隔(ge)(ge)膜(mo)熔化(hua)前进行关闭，从而(er)使内阻上(shang)升至(zhi)2000欧姆，让内部反应(ying)停(ting)止下来。
当内(nei)部压力或温度达到预置(zhi)的(de)标准时，防(fang)爆(bao)阀将(jiang)打开，开始进行(xing)卸压，以防(fang)止内(nei)部气体积累过(guo)多，发生形变，**终导致壳体爆(bao)裂。
提高控(kong)制(zhi)灵(ling)敏度、选择(ze)更灵(ling)敏的(de)控(kong)制(zhi)参数(shu)和采用多个(ge)参数(shu)的(de)联(lian)(lian)合控(kong)制(zhi)（这对(dui)于(yu)(yu)大(da)容量(liang)电(dian)(dian)池尤为重要）。对(dui)于(yu)(yu)大(da)容量(liang)锂离子电(dian)(dian)池组(zu)是串(chuan)/并(bing)联(lian)(lian)的(de)多个(ge)电(dian)(dian)芯(xin)组(zu)成，如(ru)笔记本电(dian)(dian)脑的(de)电(dian)(dian)压为10V以上，容量(liang)较(jiao)大(da)，一般(ban)采用3～4个(ge)单电(dian)(dian)池串(chuan)联(lian)(lian)就可以满足电(dian)(dian)压要求，然后再(zai)将2～3个(ge)串(chuan)联(lian)(lian)的(de)电(dian)(dian)池组(zu)并(bing)联(lian)(lian)，以保证较(jiao)大(da)的(de)容量(liang)。
大容量(liang)电池组(zu)本身必须设置较为(wei)完(wan)善的保(bao)护(hu)功能，还应考虑两种电路(lu)基板(ban)模块(kuai):保(bao)护(hu)电路(lu)基板(ban)（Protection Board PCB）模块(kuai)及(ji)Smart Battery Gauge Board模块(kuai)。整套的电池保(bao)护(hu)设计包(bao)括(kuo)：**级保(bao)护(hu)IC（防止电池过(guo)(guo)充、过(guo)(guo)放、短路(lu)），第2级保(bao)护(hu)IC（防止第2次过(guo)(guo)压(ya)）、保(bao)险丝、LED指示(shi)、温(wen)度调(diao)节(jie)等部件。
在多级(ji)保(bao)(bao)护机制下(xia)，即(ji)使(shi)是在电(dian)(dian)源充(chong)电(dian)(dian)器(qi)、笔记本(ben)电(dian)(dian)脑出现异常的情(qing)(qing)况(kuang)下(xia),笔记本(ben)电(dian)(dian)池也只能转为(wei)自动(dong)保(bao)(bao)护状态(tai)，如果情(qing)(qing)况(kuang)不严重(zhong),往(wang)往(wang)在重(zhong)新插拔后还能正常工作，不会(hui)发生(sheng)爆炸(zha)。
目前，笔记本电脑(nao)和手机使用的(de)锂离子电池(chi)所采用的(de)底层技术是(shi)不(bu)安全(quan)的(de)，需(xu)要考虑更(geng)安全(quan)的(de)结构。
总之，随着材(cai)料(liao)技(ji)术的(de)(de)进步和人们对锂离子电池设计、制造、检测(ce)和使用(yong)诸(zhu)方面要求的(de)(de)认识不断加深，未来的(de)(de)锂离子电池会(hui)变得更安(an)全。