锂离子电池的主要构成材料及优越性能详解！

锂离子电池名称简介

现已广泛被大家使用的锂离子电池是由锂电池发展而来的。所以在认识锂离子电池之前，我们先来介绍一下锂电池。
举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂电池。
锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，为了区别于传统意义上的锂电池，所以人们称之为锂离子电池。

　　锂离子电池的广泛用途

发展高科技的目的是为了使其更好的服务于人类。锂离子电池自1990年问世以来，因其卓越的性能得到了迅猛的发展，并广泛地应用于社会。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，象大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等，且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。

　　锂离子电池的主要构成

　（1）电池盖
　（2）正 极----活性物质为氧化钴锂
　（3）隔 膜----一种特殊的复合膜
　（4）负 极----活性物质为碳
　（5）有机电解液
　（6）电池壳

　　锂离子电池的优越性能

我们经常说的锂离子电池的优越性是针对于传统的镍镉电池（Ni/Cd）和镍氢电池（Ni/MH）来讲的。那么，锂离子电池究竟好在哪里呢？
　（1）工作电压高
　（2）比能量大
　（3）循环寿命长
　（4）自放电率低
　（5）无记忆效应
　（6）无污染

　　以下是镍镉、镍氢、锂离子电池性能的对比：

　　　技术参数 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池

　　　工作电压（V） 1.2 1.2 3.6
　　　重量比能量(Wh/Kg) 50 65 105-140
　　　体积比能量(Wh/l) 150 200 300
　　　充放电寿命(次) 500 500 1000
　　　自放电率（%/月） 25-30 30-35 6-9
　　　有无记忆效应 有 有 无
　　　有无污染 有 无 无

　　（注：充电速率均为1C） 

　　锂离子电池的工作原理

大家都已知道，锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。

锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样道理，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

　　锂离子电池的组装过程

锂离子电池的工艺技术非常严格、复杂，这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。

　（1）制浆
用专门的溶剂和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，
经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。
　（2）涂膜
将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正
负极极片。
　（3）装配
按正极片--隔膜--负极片--隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕
制成电池极芯，再经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电
池的装配过程，制成成品电池。
　（4）化成
用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一
只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。

　　锂离子电池的安全特性

锂离子电池已非常广泛的应用于人们的日常生活中，所以它的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。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?3mm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）
　（6）焚烧：不爆炸（煤气火焰烧烤电池）

锂离子电池安全特性是如何实现的？

为了确保锂离子电池安全可靠的使用，专家们进行了非常严格、周密的电池安全设计，以达到电池安全考核指标。

　（1）隔膜135℃自动关断保护
　　采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下，复合膜两侧的PE膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升温减缓，电池升温达到135℃时，PP膜孔闭合，电池内部断路，电池不再升温，确保电池安全可靠。
　（2）向电液中加入添加剂
　　在电池过充，电池电压高于4.2v的条件下，电液添加剂与电液中其他物质聚合，电池内阻大副增加，电池内部形成大面积断路，电池不再升温。
　（3）电池盖复合结构
　　电池盖采用刻痕防爆结构，电池升温时，电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀，电池内压加大，压力达到一定程度刻痕破裂、放气。
　（4）各种环境滥用试验
进行各项滥用试验，如外部短路、过充、针刺、平板冲击、焚烧等，考察电池的安全性能。同时对电池进行温度冲击试验和振动、跌落、冲击等力学性能试验，考察电池在实际使用环境下的性能情况。

　　锂离子电池是一种新型绿色环保电池

“爱护环境，保护地球”是我们每一个人义不容辞的责任。如何把我们的环境理念在行动上反应出来呢？

　　作为电池消费者，应该购买、使用新型绿色环保电池；作为电池制造商，应该生产新型绿色环保电池。只有经过大家的共同努力，才能创建、保护我们美丽和谐的自然环境。

新型绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制开发的一类高性能、无污染的电池。目前已经大量使用的锂离子电池、金属氢化物镍电池和正在推广使用的无汞碱性锌锰电池以及正在研制开发的锂或锂离子塑料电池、燃料电池、电化学贮能超级电容器都属于新型绿色环保电池的范畴。此外，目前已广泛应用的利用太阳能进行光电转换的太阳电池（又称光伏发电），也属于这一范畴。
以下谨列举使用聚合物锂电的八大优势，供同行参考。
A.K.E 12V / 1300mAh聚合物锂电池工程样板，安装有全自动保护板，能对短路、过充电、过放电进行有效保护。而且使该电池能使用普通充电器进行可靠充电，而不必担心过充或充不饱的情况发生。聚合物锂电池单体电压通常为3.7V，最高电压为4.2V。
　　 1.安全性能好
　　聚合物锂电池在结构上采用铝塑软包装，有别于液态电芯的金属外壳，一旦发生安全隐患，液态电芯容易爆炸，而聚合物电芯最多只会气鼓。
　　 2.厚度小，能做得更薄
　　普通液态锂电采用先定制外壳，后塞正负极村料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技术瓶颈，聚合物电芯则不存在这一问题，厚度可做到1mm以下，符合时下手机需求方向。
　　 3.重量轻 
　　聚合物电池重量较同等容量规格的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。
　　 4.容量大 
　　聚合物电池较同等尺寸规格的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%，成为彩屏手机及彩信手机的首选，现在市面上新出的彩屏和彩信手机也大多采用聚合物电芯。
　　 5.内阻小
　　聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电，延长手机的待机时间，完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。
　　 6.形状可定制
　　聚合物电池可根据客户的需求增加或减少电芯厚度，开发新的电芯型号，价格便宜，开模周期短，有的甚至可以根据手机形状量身定做，以充分利用电池外壳空间，提升电池容量。
　　 7.放电特性佳
　　聚合物电池采用胶体电解质，相比液态电解质，胶体电解质具有平稳的放电特性和更高的放电平台。
　　 8.保护板设计简单
　　由于采用聚合物材料，电芯不起火、不爆炸，电芯本身具有足够的安全性，因此聚合物电池的保护线路设计可考虑省略PTC和保险丝，从而节约电池成本。
　　聚合物锂电池在安全性、体积、重量、容量、放电性能方面均具有极大优势，但由于目前产能较低，制造成本高，因此价格居高不下，价格已成为影响聚合物锂电池普及的瓶颈。据业内人士分析，到200？年，聚合物锂电池将占据世界手机电池市场的1/4左右，代表了手机电池未来的发展方向。