锂电池充电就是将锂离子送往电池正极的过程，那么放电呢？

美国西北大学教授哈罗德•孔博士曾在《高级能量材料》杂志上发表文章，对提高锂电池储能和充电效率的“夹心”与“钻孔”技术作了详细介绍。

　　夹心技术提高储能效率

　　锂离子电池中的锂离子位于电池正极材料“石墨烯”之间，“石墨烯”是层层叠叠的碳原子，锂离子也就位于这些碳层之间。锂电池充电就是将锂离子送往电池正极的过程，放电即工作时则恰恰相反。因此，锂离子电池的储电量是由能够到达正极的锂离子数量决定的。

　　一般来说，传统的“石墨烯”锂离子电池中，每六个碳原子可容纳一个锂原子。为了增加储电量，科学家尝试过用硅来代替碳，因为每四个硅原子可以容纳一个锂原子，所以，从理论上来说，用硅取代碳可以获得超过三成以上的储电量。

　　但硅元素有一个缺点，就是充放电时会热胀冷缩，功率大时可能发生碎裂，从而损坏电池，使电池迅速失去电力。

　　夹心技术应运而生，其做法是：将细小的硅簇夹在两个碳层中间，从而生成新的包含硅原子的“石墨烯”。结果是：在充放电过程中石墨烯的碳层和硅簇共同膨胀与收缩，而不至于破裂，有效地提高了电池的能量密度，使得储电量在电池结构稳定的前提下得以提升。

　　钻孔技术提高充电效率

　　充电就是锂离子进入正极石墨烯片中心的过程，也就是说，锂离子就位的时间越短，则充电越快，效率越高，因此，影响充电效率的是石墨烯的形状。

　　传统的石墨烯片是一个薄膜状结构，厚度仅有一个原子，这使得它的面积显得相当庞大。锂电池充电时，锂离子必须从石墨烯的边缘地带向前移动爬到两个石墨烯片也就是两碳层中间停留。如果众多的锂离子同时向中间地带爬行，必然会造成拥挤，也就影响到充电时间的延长。

　　钻孔技术就是通过在石墨烯上钻孔给这些锂离子开辟多条道路，多一条通道就多一倍效率。具体做法是：在碳层上钻出数以百万计的直径为10~20纳米之间的小孔，由于氧化作用，锂离子能够更加自由地在电池中穿行而不堵塞，从而提高充电效率。

　　通过上述两个工艺的改进，可以使锂电池能量密度大幅度提高，储电量和充电速度可以提高十倍。

去年有媒体报道过，长江航道局镇江航道管理处开发出一种用于船只航行标志的大型锂离子电池，该蓄电系统具有重量轻、太阳能浮充效率高两大突出优点。

　　新型电池重量仅13公斤，容量为120Ah，具有体积小、重量轻的特点，作为交通运输部下辖的公益性事业单位，航道管理处具备强大的科研攻关和技术力量，以新型锂电池为核心部件的整套充电设备具有接线方便、故障率低、维护工作量小的优点。

　　新电池的面世与国际国内电池技术的进步有极大关系，锂离子电池在替代其他类型电池的步伐上显然越来越快，随着大型锂电池时代的到来，它已经不仅仅局限在手机、平板电脑等手持移动设备的便携式应用，而是向着电动汽车用动力锂电池的方向进军，在容量更大化的市场需求背景下，锂电池开始在储能系统应用上大放异彩，长江航道局的应用即其一例。以往，中国的内河航标蓄电系统普遍采用的是铅酸蓄电池，这种电池不但不环保，而且体积和重量都很大，而锂电池蓄电系统除了具有轻型化优势外，使用寿命也是铅酸电池的4倍。

　　海、河航标因常年浸泡在水中，在大自然的环境下提高充电能力是实现更高性价比的关键环节。首先，镇江航道管理处采用的磷酸铁锂电池体系是目前安全性能最好的锂电池体系，其次，太阳能浮充效率更高。

　　这里介绍一下浮充电知识，按百度百科的解释，“这是一种连续、长时间的恒压充电方法。"浮充电压略高于涓流充电，足以补偿蓄电池自放电损失并能在电池放电后较快地恢复到完全充电状态，故又称连续充电。这种充电方式主要用于不间断电源及各种备用电源。因此，浮充就是恒压小电流充电，目的一是弥补电池自放电损失，二是增加充电深度。因为航标用蓄电系统的自然环境性质，利用太阳能充电自然是一条经济的途径，而且，如果充电效率高的话，可以使蓄电池比较长时期的处于良好状态，有利于延长电池的使用寿命，并用减少了维护的成本。

　　媒体指出，这种浮充效率高的磷酸铁锂电池充电设备去年便已在长江下游数字航道系统正式应用，并且认为，这“标志着长江下游航道的航标供电系统已由铅酸时代步入锂电时代”

所有锂电池保护方案都是以锂电池保护板为载体，以保护电路为表现形式的，保护电路通常由保护IC和两个功率MOSFET组成，保护IC负责监控有关参数，MOSFET负责实施电源保护。

　　在锂电池保护方案设计中，必须达到以下六个目的：

　　1、过度充电保护的高精度化：使电池充电到饱满状态时兼顾到安全性，目前的精度为25mV，尚待进一步提高;

　　2、降低保护IC的耗电：MOSFET关断的情况下，电池本身仍有自放电及保护IC的消耗电流存在，需要尽可能地将保护IC消耗的电流降到最低程度;

　　3、过流/短路保护需有低检测电压及高精度的要求。过流/短路时是以MOSFET的Rds(on)为感应阻抗监视电压的下降过程，此时的电压若比电流检测电压还高时即停止放电，因此需使该阻抗值尽量低，目前该阻抗约为20mΩ~30mΩ;

　　4、耐高电压：表现在充电时，电池包与充电器连接时瞬间会有高电压;

　　5、低电池功耗：保护状态时的锂电池电流必须小于0.1 μA;

　　6、零伏可充电：有些电池因放的太久或其他非正常原因导致电压降到零伏，故保护IC需在零伏时可充电。