锂离子电池的使用与维护，锂离子电池的优缺点

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。

锂离子电池（Li-ion，LithiumIonBattery）：锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点，因而得到了普遍应用现在的许多数码设备都采用了锂离子电池作电源，尽管其价格相对来说比较昂贵。锂离子电池的能量密度很高，它的容量是同重量的镍氢电池的1.5~2倍，而且具有很低的自放电率。此外，锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因。

锂离子电池充电

在使用锂电池中应注意的是，电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过35次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。对锂离子电池充电，应使用专用的锂离子电池充电器。锂离子电池充电采用“恒流/恒压”方式，先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电。如一种800mA.h容量的电池，其终止充电电压为4.2V。电池以800mA（充电率为1C）恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率上升，当电池电压接近4.2V时，改成4.2V恒压充电，锂电池电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10C（约80mA）时，认为接近充满，可以终止充电（有的充电器到10C后启动定时器，过一定时间后结束充电）。不能用充镍镉电池的充电器（充三节镍镉电池的）来充锂离子电池（虽然额定电压一样，都是3.6V），由于充电方式不同，容易造成过充。

（1）充电电压：充满电时的终止充电电压与电池负极材料有关，焦炭为4.1V，而石墨为4.2V，一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。在充电时应注意4.1V的电池不能用4.2V的充电器充电，否则会有过充危险（4.1V与4.2V的充电器所用的充电器IC不同）。锂离子电池对充电的要求是很高的，它要求精密的充电电路以保证充电的安全。终止充电电压精度允差为额定值的±1%（例如，充4.2V的锂离子电池，其允差为±0.042V），过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。

（2）充电电流：锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议，并要求有限流电路以免发生过流（过热）。一般常用的充电率为0.25～1C，推荐的充电电流为0.5C（C是电池的容量，如标称容量1500mA.h的电池，充电电流0.5*1500=750mA）。在大电流充电时往往要检测电池温度，以防止因过热而损坏电池或产生爆炸。

（3）充电温度：对电池充电时，其环境温度不能超过产品特性表中所列的温度范围。电池应在0～45℃温度范围内进行充电，远离高温（高于60℃）和低温（-20℃）环境。

锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时，会造成电池的损坏或降低使用寿命。为此开发出各种保护元件及由保护IC组成的保护电路，它安装在电池或电池组中，使电池获得完善的保护。但是在使用中应尽可能防止过充电及过放电。例如，手机电池在充电过程中，快充满时应及时与充电器进行分离。放电深度浅时，循环寿命会明显提高。因此在使用时，不要等到手机上出现电池不足的信号时才去充电，更不要在出现此信号时继续使用，尽管出现此信号时还有一部分残余容量可供使用。

锂离子电池放电

放电终止电压：锂离子电池的额定电压为3.6V（有的产品为3.7V），终止放电电压为2.5-2.75V（电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同）。电池的放电终止电压不应小于2.5（n是串联的电池数），低于终止放电电压继续放电称为过放，过放会使电池寿命缩短，严重时会导致电池失效。电池不用时，应将电池充电到保有20%的电容量，再进行防潮包装保存，3～6个月检测电压1次，并进行充电，保证电池电压在安全电压值（3V以上）范围内。

放电电流：锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时内部会产生较高的温度而损耗能量，减少放电时间，若电池中无保护元件还会产生过热而损坏电池。因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中不能超过产品特性表中给出的最大放电电流。

放电温度：不同温度下的放电曲线是不同的。在不同温度下，锂离子电池的放电电压及放电时间也不同，电池应在-20℃到+60℃温度范围内进行放电（工作）。

贮存和运输

锂离子电池可贮存在温度为-5～35℃，相对湿度不大于75%的清洁、干燥、通风的环境中，应避免与腐蚀性物质接触，远离火源及热源，不要置于阳光直射的地方，不能随意拆卸电池。电池若长期贮存，电池电量应保持标称容量的30%～50%，推荐贮存的电池每6个月充电一次。

电池应包装成箱进行运输，在运输过程中应防止剧烈振动、撞击或挤压，防止日晒雨淋，可使用汽车、火车、轮船、飞机等交通工具进行运输。

短路

关于锂离子电池的安全问题，请各位朋友重视。锂离子电池在充电过程中很容易发生短路情况。虽然大多数锂离子电池都带有防短路的保护电路，还有防爆线。但很多情况下，这个电路在各种情况下，不一定会起作用。防爆线能起的作用也很有限。

过充

所有的锂离子电池，包括聚合物锂离子电池、锂铁电池等等，都非常害怕过充。锂离子电池如果充电时间过长，发生的爆炸的可能性就会加大。锂的化学性质非常活泼，很容易燃烧，当电池充放电时，电池内部持续升温，活化过程中所产生的气体膨胀，使电池内压加大。压力达到一定程度，如外壳有伤痕，即会破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸。所以，大家在使用锂离子电池的时候要非常注意安全。

充电注意事项

锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷，而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入；过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构，而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。充电量等于充电电流乘以充电时间，在充电控制电压一定的情况下，充电电流越大（充电速度越快），充电电量越小。电池充电速度过快和终止电压控制点不当，同样会造成电池容量不足，实际是电池的部分电极活性物质没有得到充分反应就停止充电，这种充电不足的现象随着循环次数的增加而加剧。

对于锂离子电池安全性能的考核指标，国际上规定了非常严格的标准，一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件：

（1）短路：不起火，不爆炸

（2）过充电：不起火，不爆炸

（3）热箱试验：不起火，不爆炸（150℃恒温10min）

（4）针剌：不爆炸（用Ф3mm钉穿透电池）

（5）平板冲击：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高处砸向电池）

（1）电压高单体电池的工作电压高达3.7-3.8V（磷酸铁锂的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍。

（2）比能量大能达到的实际比能量为555Wh/kg左右，即材料能达到150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理论值的约88%。

（3）循环寿命长一般均可达到500次以上，甚至1000次以上，磷酸铁锂的可以达到2000次以上。对于小电流放电的电器，电池的使用期限，将倍增电器的竞争力。

（4）安全性能好无公害，无记忆效应。作为Li-ion前身新型锂离子电池的锂电池，因金属锂易形成枝晶发生短路，缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。

（5）自放电小室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。

（6）快速充电1C充电30分钟容量可以达到标称容量的80%以上，磷铁电池可以达到10分钟充电到标称容量的90%。

（7）工作温度工作温度为-25~45°C，随着电解液和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°C。

（6）焚烧：不爆炸（煤气火焰烧烤电池）

（1）衰老：与其它充电电池不同，锂离子电池的容量会缓慢衰退，与使用次数有关，也与温度有关。这种衰退的现象可以用容量减小表示，也可以用内阻升高表示。因为与温度有关，所以在工作电流高的电子产品更容易体现。用钛酸锂取代石墨似乎可以延长寿命。储存温度与容量永久损失速度的关系：

（2）回收率：大约有1%的出厂新品因种种原因需要回收。

（3）不耐受过充：过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命短。

（4）不耐受过放：过放电时，电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命。