锂电池怎样正确使用?三元锂电池有哪些优缺点？

锂电池是应用越来越广泛的一种储能转换装置，因为其卓越的电化学性能实现着小型——中型——大型这样一条与时俱进的市场应用场景，当我们说起锂电池的正确使用方法时，通常指小型应用方面，即消费电子，如智能手机、手提电脑。因为大中型应用是以小型应用技术为基础，因而小型应用具有共性特点，而大中型应用复杂得多，通常，中型应用就是在新能源汽车上面，一般我们称之为动力电池；大型应用通常在基站上面，一般我们们称之为储能电池。所以我们说到“锂电池使用方法”时，将锂电池限定在小型应用领域符合人们的习惯认识。

锂电池工作原理无外乎充电以储备能量，放电转化为其他能量并释放。在既不充电也不放电时处于闲置状态，因此，锂电池的正确使用方法就其大的方面说有三：正确充电、正确放电、正确保养。

锂电池正确充电方法

把握时间，防过充。正确的时间做正确的事，虽然，锂电池本身具有优异的电化学性能，然而，任何一种事物在背离平衡状态后都会存在安全隐患。细说来，

1.当充则充。在智能手机出现初期，每家手机厂商出于保护自己利益的初衷，往往强调用原装充电器（包括充电线）来给用电设备充电，有的厂家设计专门的数据线，并且不支持别的充电器（包括充电线）。后来，随着智能手机和手提电脑应用越来越广，再这样下去明显是作茧自缚，所以现在大家基本都统一了标准，一种充电器/线能够给不同品牌和性质的用电器具充电了。充电方便了，用户要注意的一个问题就是尽量随时保持电池带有正常使用的电量。正常情况下，当电量过少时，手机和手提电脑都会有提醒，这时你就需要及时补电，虽然电量过低不会导致直接的安全事故，但过度使用，久而久之就会对电池结构造成破坏。

2、充满即可。锂电池电芯内部也是由诸多元器件所构成的，新电池还好，如果是用了比较长的时间，说不定哪个元器件的功能就会衰退，因此就会发生过充安全风险。三星、苹果被曝光的典型事故，有几起都是因为电器主人睡觉时把手机放床头充电，最后引发燃烧和爆炸。

3、切忌一心二用。笔者有过体会，一边充电一边使用手机，特别是玩游戏时极容易感觉手机发热，道理也很简单，手机等于同时打两份工，这使其不得不付出超倍的劳动力，身体自然会发热了。

锂电池正确放电方法

及时充电，防过放。普通的手机使用者对于过放的危害没有意识，因为通常过放没有出现过安全事故的报道。而且，有人甚至认为定期的深度放电对于电池性能的维护有好处。实则不然，因为锂电池的记忆效应可以忽略不计，不存在深度放电消除记忆效应的说法。理论上来说，锂电池深度放电总的循环寿命会更大些，但其风险是电池过度放电将导致电池电压过低，不能正常充电，有时开机也会要很长时间，甚至开不了机。两害相权取其轻，使用寿命短一点总比不能使用好，所以奉劝广大手机和手提电脑的用户不要经常使用到黑屏。

锂电池正确保养

温度适宜，防冷热。在闲置时，锂电池通常不会发生安全事故，日常保养的目的就是使锂电池置于适宜的环境中，从而延迟电池的老化。事实上，锂电池参数设计中有一个就是适宜温度，相对来说，温度低一些问题不大，但如果放在较高的温度下，俗话说物极必反，也是会产生安全问题的。我们说的闲置状态仅仅是就正常环境而言，如果把锂电池放到水里或靠近火源那就已经脱离“保养”的话题了，那么，在正常环境下要做的是什么呢？水的方面防潮和热的方面防暴晒。故而，锂电池日常保养的适宜环境应是四个字：通风、阴凉。无论锂电池是独立闲置还是在用电器具中待用，均应遵循这四个字。

在锂电池的正确使用方法中，锂电池充电方法是最重要的，因为不正确的充电方法会引发安全问题，而放电与日常保养影响的仅仅是锂电池的使用寿命，锂电池本身也是一种耗材，无论我们采取什么办法也避免不了它最终的损耗，只是我们用正确的方法，延缓其衰老而已。
 

什么是三元锂电池?

在自然界中，锂元素是最轻的，原子质量最小的金属，它的原子量为6.94g/mol，ρ=0.53g/cm3。锂化学性质活泼，极易失去电子被氧化为Li+，因此标准电极电位最负，为-3.045V，电化学当量最小，为0.26g/Ah，锂元素的这些特点决定了它是一种具有很高比能量的材料。三元锂电池是指采用镍钴锰三种过渡金属氧化物为正极材料的锂二次电池。它充分综合了钴酸锂良好的循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全性及低成本等特点，利用分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法合成镍钴锰等多元素协同的复合嵌锂氧化物。是目前被广泛研究和应用的一种锂离子可充电电池。

三元锂电池寿命

所谓锂电池寿命是指电池在使用过一段时间后，容量衰减为标称容量（室温25℃，标准大气压，且以0.2C放电的电池容量）的70%，即可认为寿命终止。行业内一般以锂电池满充满放的循环次数来计算循环寿命。在使用的过程中，锂电池内部会发生不可逆的电化学反应导致容量下降，比如电解液的分解，活性材料的失活，正负极结构的坍塌导致锂离子嵌入和脱嵌的数量减少等等。实验标明，更高倍率的放电会导致容量更快的衰减，如果放电电流较低，电池电压会接近平衡电压，能释放出更多的能量。

三元锂电池的理论寿命约为800次循环，在商业化的可充电锂电池中属于中等。磷酸铁锂约为2000次，而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其生产的三元电芯规格书中承诺大于500次（标准条件下充放电），但是电芯在配组做成电池包后，由于一致性问题，主要是电压和内阻不可能完全一样，其循环寿命大约为400次。厂家推荐SOC使用窗口为10%~90%，不建议进行深度充放电，不然会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤，若是以浅充浅放来计算的话，循环寿命至少有1000次。另外，锂电池若是经常在高倍率和高温环境下放电，电池寿命会大幅下降到不足200次。

三元锂电池优缺点

三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡，是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优缺点如下：

Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和倍率性能。

Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。

Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。

能量密度高是三元锂电池的最大优势，而电压平台是电池能量密度的重要指标，决定着电池的基本效能和成本，电压平台越高，比容量越大，所以同样体积、重量，甚至同样安时的电池，电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。单体三元锂电池放电电压平台高达3.7V，磷酸铁锂为3.2V，而钛酸锂仅为2.3V，因此从能量密度角度来说，三元锂电池比磷酸铁锂，锰酸锂或者钛酸锂具有绝对优势。

安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其大规模配组，和大规模集成应用的一个主要因素。大量实测表明，容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试，这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素，甚至混合锰酸锂一起使用的原因。500次的循环寿命在锂电池中属于中等偏下，因此三元锂电池目前最主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。