鋰離子電池的基本知識
便攜式電子產(chǎn)品以電池作為電源。隨著便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，各種電池的用量大增，并且開發(fā)出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能堿性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外，還有近年來開發(fā)的鋰電池。這里主要介紹有關鋰電池的基本知識。這包括它的特性、主要參數(shù)、型號的意義、應用范圍及使用注意事項等。
鋰是一種金屬元素，其化學符號為Li(其英文名為lithium)，是一種銀白色、十分柔軟、化學性能活潑的金屬，在金屬中是最輕的。它除了應用于原子能工業(yè)外，可制造特種合金、特種玻璃(電視機上用的熒光屏玻璃)及鋰電池。在鋰電池中它用作電池的陽極。
鋰電池也分成兩大類：不可充電的及可充電的兩類。不可充電的電池稱為一次性電池，它只能將化學能一次性地轉化為電能，不能將電能還原回化學能(或者還原性能極差)。而可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉變成化學能儲存起來，在使用時，再將化學能轉換成電能，它是可逆的，如電能化學能鋰電池的主要特點。
鋰電池的最大特點是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時；kg是千克(重量單位)，L是升(體積單位)。這里舉一個例來說明：5號鎳鎘電池的額定電壓為1.2V，其容量為800mAh，則其能量為0.96Wh(12V×08Ah)。同樣尺寸的5號鋰－二氧化錳電池的額定電壓為3V，其容量為1200mAh，則其能量為3.6Wh。這兩種電池的體積是相同的，則鋰－二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的3.75倍!
一節(jié)5號鎳鎘電池約重23g，而一節(jié)5號鋰－二氧化錳電池約重18g。一節(jié)鋰－二氧化錳電池為3V，而兩節(jié)鎳鎘電池才2.4V。所以采用鋰電池時電池數(shù)量少(使便攜式電子產(chǎn)品體積減小、重量減輕)，并且電池的工作壽命長。
另外鋰電池具有放電電壓穩(wěn)定、工作溫度范圍寬、自放電率低、儲存壽命長、無記憶效應及無公害等優(yōu)點。
鋰電池的缺點是價格昂貴，所以目前尚不能普遍應用，主要應用于掌上計算機、PDA、通信設備、照相機、衛(wèi)星、導彈、魚雷、儀器等。隨著技術的發(fā)展、工藝的改進及生產(chǎn)量的增加，鋰電池的價格將會不斷地下降，應用上也會更普遍。
不可充電的鋰電池
不可充電的鋰電池有多種，目前常用的有鋰－二氧化錳電池、鋰—亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池。本文僅介紹最常用的。
1鋰－二氧化錳電池(LiMnO2)
鋰－二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極，并采用有機電解液的一次性電池。該電池的主要特點是電池電壓高，額定電壓為3V(是一般堿性電池的2倍)；終止放電電壓為2V；比能量大(見上面舉的例子)；放電電壓穩(wěn)定可靠；有較好的儲存性能(儲存時間3年以上)、自放電率低(年自放電率≤2％)；工作溫度范圍－20℃～＋60℃。
該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求，它有長方形、圓柱形及紐扣形(扣式)。
CR2032鋰錳扣式電池 2元一節(jié) CR2032鋰電池專用電池座 1元一個 容量：210MAH 直徑：20MM 厚：3.2MM 重量：3克
CR2016鋰錳扣式電池 2元一節(jié)
BG-23A12V小電池（門磁、遙控器專用）2元一節(jié) 容量：50MAH 直徑：10MM 高：28.5MM 重量：7.34克
BG-27A 12V小電池（100米遙控器專用）2元一節(jié) 容量：18MAH 直徑：8MM 高：28.5MM 重量：4.5克
9伏層疊電池（紅外、2000米遙控專用）4元一節(jié)
可充電鋰離子電池
可充電鋰離子電池是目前手機中應用最廣泛的電池，但它較為“嬌氣”，在使用中不可過充、過放(會損壞電池或使之報廢)。因此，在電池上有保護元器件或保護電路以防止昂貴的電池損壞。
鋰離子電池充電要求很高，要保證終止電壓精度在1%之內(nèi)，目前各大半導體器件廠已開發(fā)出多種鋰離子電池充電的IC，以保證安全、可靠、快速地充電。
現(xiàn)在手機已十分普遍，手機中一部分是鎳氫電池，但靈巧型的手機則是鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對延長電池壽命是十分重要的。鋰離子電池是目前應用最為廣泛的鋰電池，它根據(jù)不同的電子產(chǎn)品的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式，并且有由幾個電池串聯(lián)在一起組成的電池組。
鋰離子電池的額定電壓為3.6V(有的產(chǎn)品為3.7V)。充滿電時的終止充電電壓與電池陽極材料有關：陽極材料為石墨的4.2V；陽極材料為焦炭的4.1V。不同陽極材料的內(nèi)阻也不同，焦炭陽極的內(nèi)阻略大，其放電曲線也略有差別，如圖1所示。一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。現(xiàn)在使用的大部分是4.2V的，鋰離子電池的終止放電電壓為2.5V～2.75V(電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同)。低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過放，過放對電池會有損害。
鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時會降低放電時間(內(nèi)部會產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量)。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流，在使用中應小于最大放電電流。
鋰離子電池對溫度有一定要求，工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍。 鋰離子電池對充電的要求是很高的，它要求精密的充電電路以保證充電的安全。終止充電電壓精度允差為額定值的±1%(例如:充4.2V的鋰離子電池，其允差為±0.042V)，過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議，并要求有限流電路以免發(fā)生過流(過熱)。一般常用的充電率為0.25C～1C（C是電池的容量，如C=800mAh，1C充電率即充電電流為800mA）。在大電流充電時往往要檢測電池溫度，以防止過熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。
鋰離子電池充電分為兩個階段：先恒流充電，到接近終止電壓時改為恒壓充電，其充電特性如圖2所示。這是一種800mAh容量的電池，其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA(充電率為1C)恒流充電，開始時電池電壓以較大的斜率升壓，當電池電壓接近4.2V時，改成4.2V恒壓充電，電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10C(約80mA)時，認為接近充滿，可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動定時器，過一定時間后結束充電)。
鋰離子電池在充電或放電過程中若發(fā)生過充、過放或過流時，會造成電池的損壞或降低使用壽命。
鋰離子電池應用注意事項除與上述不可充電的鋰電池相同外，在充電方面還應注意以下幾點：
1. 鋰離子電池有4.1V及4.2V終止充電的不同品種，因此在充電時注意的是4.1V的電池不能用4.2V的充電器充電，否則會有過充的危險(4.1V與4.2V的充電器用的充電器IC是不同的!)。
2. 對電池充電時，其環(huán)境溫度不能超過產(chǎn)品特性表中所列的溫度范圍。
3. 不能反向充電。
4. 不能用充鎳鎘電池的充電器(充三節(jié)鎳鎘電池的)來充鋰離子電池(雖然額定電壓一樣，都是3.6V)，但充電方式不同，容易造成過充。
在放電方面應注意以下幾點：
1. 鋰離子電池放電電流不能超過產(chǎn)品特性表中給出最大放電電流。放電電流較大時，會產(chǎn)生較高的溫度(損耗能量)，減少放電時間，若電池中無保護元件會產(chǎn)生過熱而損壞電池。
2. 不同溫度下放電曲線是不同的，如圖5所示。從圖中可以看出，在不同的溫度下，其放電電壓及放電時間也不同。在-20℃放電時情況最差。
在貯存方面：
1. 電池若長期貯存，要保持在50%放電態(tài)。
2. 電池應保存在低溫、干燥壞境中。
3. 要遠離熱源，也不要置于陽光直射的地方。
形象的工作原理比喻：
現(xiàn)在將鋰離子電池原理和充放電機理，用生活中常見的泡沫現(xiàn)象來比喻。鋰離子電池如同
一堆肥皂泡沫，泡內(nèi)儲存的就是電能。當充電時，汽泡會隨著充電時間加長而不斷增大，當超過其極限值時汽泡就會破裂，此時即損壞了鋰電晶型，造成永久性損壞。
當過度放電則會造成汽泡塌陷、消失，這樣下次充電時汽泡也充不起來，而造成鋰電失效。 如何控制汽泡不充爆和汽泡不過度塌陷？就必須要用保護電路加以嚴格控制。
當然，優(yōu)質的電芯和精確的控制電路可大大地延長電池的使用壽命。
什么是聚合物鋰離子電池
根據(jù)鋰離子電池所用電解質材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池(lithium ion battery,
簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymer lithium ion battery, 簡稱為LIP)兩大類。聚合物鋰離子電池所用的正負極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，電池的工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質的不同,
鋰離子電池使用的是液體電解質, 而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質來代替, 這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分采用聚合物膠體電解質。
聚合物鋰離子電池可分為三類：
（1）固體聚合物電解質鋰離子電池。電解質為聚合物與鹽的混合物，這種電池在常溫下的離子電導率低，適于高溫使用。
（2）凝膠聚合物電解質鋰離子電池。即在固體聚合物電解質中加入增塑劑等添加劑，從而提高離子電導率，使電池可在常溫下使用。
（3）聚合物正極材料的鋰離子電池。采用導電聚合物作為正極材料，其比能量是現(xiàn)有鋰離子電池的3倍，是最新一代的鋰離子電池。由于用固體電解質代替了液體電解質,與液態(tài)鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電池具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點，也不會產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，因此可以用鋁塑復合薄膜制造電池外殼，從而可以提高整個電池的比容量；聚合物鋰離子電池還可以采用高分子作正極材料，其質量比能量將會比目前的液態(tài)鋰離子電池提高50％以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比鋰離子電池有所提高�；谝陨蟽�(yōu)點，聚合物鋰離子電池被譽為下一代鋰離子電池。
聚合物鋰離子的發(fā)展趨勢展望
聚合物鋰離子電池在全球技術成熟并商業(yè)化已經(jīng)3年多時間了，雖然銷量在快速增長，但其市場份額尚低于10%，與液態(tài)鋰電90%的市場份額無法相比，大大低于人們的預期。由于各種原因，目前市場上聚合物的價格普遍要高于液態(tài)鋰電，但是，由于移動電器的競爭模式正在悄悄地發(fā)生變化，特別是聚合物電池給移動電器帶來的設計價值創(chuàng)新（如4mm厚度以下的優(yōu)越性能、大型規(guī)格電池），聚合物電池正被越來越多的手機、移動DVD等設計人員所認識，因而聚合物廠商還是信心十足，堅信聚合物的時代一定會到來�？梢詮氖謾C的發(fā)展看聚合物鋰離子電池的發(fā)展趨勢。
目前手機有以下幾個發(fā)展趨勢：
(1) 手機本身向小型化、超薄化方向發(fā)展，以方便消費者的攜帶；
(2) 手機設計的個性化，表現(xiàn)在設計理念已經(jīng)不再是原來方方正正的形狀，不規(guī)則形狀、曲線、弧面設計造型成為手機設計美學化的主流；
(3) 使用彩屏、手機功能的不斷增加。為了使手機小型化，電池減小、減薄是一個最有效的途徑。4mm以下厚度電池有成為薄型手機配置的主流趨勢，從性價比來講，這是聚合物的特長。不規(guī)則形狀、曲線、弧面設計造型的手機給電池留下的有效空間變成了不規(guī)則形狀。液態(tài)的長方型不能有效利用空間，容量較低，而疊片式聚合物可以將這種不規(guī)則空間最有效地利用起來，使容量放大。最近TCL金能公司推出的圓弧型電池、梯形電池、背包電池能使手機比使用相應規(guī)格的液態(tài)電池容量增加50%以上。手機功能越來越多，導致耗電越來越多。要求電池容量相應地增加。在不增加電池厚度的情況下，聚合電池是有明顯優(yōu)勢的。與此相似，筆記本電腦、藍牙耳機、小靈通手機、移動DVD等電器都在向移動、便攜化方向發(fā)展，都配上了液晶顯示，而且功能在不斷增多，液晶屏幕在不斷增大。這些都給聚合物鋰離子電池提供了無限的商機。
3.7V聚合物鋰電池帶保護板 600mAh 每片10元（采用全新A級電芯）
3.7V聚合物鋰電池帶保護板 730mAh 每片10元（采用全新A級電芯）
3.7V聚合物鋰電池帶保護板 1200mAh 每片15元（采用全新A級電芯）
3.7V聚合物鋰電池帶保護板 3300mAh 每片29元（采用全新A級電芯）
性能參數(shù)
標稱電壓：3.7 V
電池尺寸：730毫安時42*305*6mm、1200毫安時51*34*6mm、3300毫安時80*49*6.5mm
電池重量：730毫安時13克、1200毫安時20克、3300毫安時58克
充電電流：標準充電：0.5C、快速充電：1.0C
放電截止電壓：2.75V
放電溫度：-20°C～60°C
充電時間：2hrs(標準)；1hrs(快速)
內(nèi)阻：40mΩ（Max）
充放電次數(shù)：大于1000次
自放電：小于400uA
內(nèi)阻：保護板內(nèi)阻小于40mΩ，電池內(nèi)阻小于40mΩ
保護功能：具有過充電，過放電，過電流，過電壓保護電路，短路保護，過溫保護
標準充電方法：0.5C 恒流充電至4.25V，再恒壓4.2V充電直至充電電流≤0.05C（可以用單節(jié)鋰電池的萬能充電器充電，外行別盲目實驗）
航模專用動力鋰電池 高倍率聚合物鋰電池3.7V 100mAh 6元一片
電芯尺寸：直徑7毫米，長35 毫米 重量：3克 允許10C放電 不含保護電路，懂行者選用。充電可以用手機的鋰電萬能充或者模型上的1S充電器
單節(jié)鋰電池充電器 JST插頭3.7V/650mA 每個10元 選配件：JST高溫硅膠接插線 每對1元 選配件：超小的51005接插線 每對1元
單節(jié)鋰電池4.2V電池電量顯示板 11元一個
這是專門為單節(jié)4.2V鋰電池設計的大小為：49*12*8毫米，一般出廠默認調整在3V時只有紅燈亮，3～3.3V黃燈亮，3.6V以上全亮；
可調型6～18V電池電量顯示板
11元一個
這款電量顯示板的體積32*22*7毫米，6～18V監(jiān)視電壓可調，適合2串或3串鋰電等使用，一般出廠默認調整在9V時只有紅燈亮，10V時紅黃燈亮，11V時3號綠燈也亮，大于12V時全亮。一般全亮時工作電流約8毫安。
DIY電量調整方法：
我們以7.2V鋰電舉例說明一下，充好電的7.2V鋰電滿電正常為8.4V，電量用光時約6V，在6V時接入電量顯示板，然后用小起子輕輕慢慢調地節(jié)那個可調電阻，調到只有最后的一個紅色LED亮就可以了，這樣您看到只有一個紅燈亮就說明電池電壓低于6V需要充電了。
這是我們制作的用電池供電的小音箱，只要查看電量指示器就能知道還能使用多長時間心中有數(shù)啦！
1～8節(jié)鋰電池電壓顯示及高響度報警器 每個9元
這是一款在航模領域非常常用的電壓報警器，它可以依次顯示1～8節(jié)鋰電池的電壓，并且在其中任意一節(jié)電壓低于預定值時立即高響度報警，非常實用。
使用方法：
航模領域的動力電池一般是3節(jié)或者更多節(jié)鋰電池串聯(lián)，每節(jié)電芯的電壓都單獨引出來，匯集在一起叫平衡頭，把報警器俗稱電顯插入平衡頭，插反會沒顯示但不會燒壞器件，正確插入后電顯會發(fā)出“嘀嘀嘀－”的鳴叫聲，然后顯示“3CE”表示是三節(jié)鋰電池組俗稱3S，然后顯示ALL 12.4 表示總電壓是12.4V 然后依次顯示NO.1 4.20--NO.2 4.18-- NO.3 4.19表示三節(jié)電芯的電壓。顯示數(shù)值有些誤差不影響使用。
報警器頂部有一個小按鈕，按下可改變設置的低電壓報警設定值，斷電也能自動保存，當任意一節(jié)的電壓低于設定值時，蜂鳴器會響起，紅色LED燈會閃爍；出廠默認設定值為3.3V，如果設置為OFF表示關閉低電壓報警功能。使用教程 http://bbs.mx3g.com/thread-317032-1-1.html
性能參數(shù)：
1.用于1S-8S鋰電池檢測
2.電壓檢測精度：± 0.01V。
3.單組電壓顯示范圍：0.5V～4.5V
4.總電壓顯示范圍：0.5V～36V
5.1S測試模式電壓范圍：3.7V～30V的
6.低電壓蜂鳴器報警模式2S - 8S
7.報警電壓設定范圍：OFF 2.7～3.8V
8.尺寸：40毫米x 25毫米x 11毫米
9.重量：9g
4～30V 兩線制直流數(shù)字電壓表 19元一個
這是一款比較小巧的數(shù)字電壓表，實物大小和圖片比例一致，采用最方便的兩線制，具有反接保護功能，線接反不會燒。只要把紅線接被測量的正極，黑線接地就能實現(xiàn)測量和供電，非常方便，可以廣泛用于DC-DC模塊的輸出電壓指示；摩托車、電動車、汽車的蓄電池電壓指示等。最高電壓超過30V有燒毀的危險。
本電壓表基本性能參數(shù)如下：
開口尺寸：45.5mm*26.5mm
外形尺寸：48mm*29mm*21mm
量程：DC4～30V
顯示：三位0.56 LED數(shù)碼管
顯示顏色：紅色
刷新速度：約500ms/次
測量精度：0.1V
供電電壓:DC4～30V(與測量共線)
工作溫度：-10℃~65℃
工作電流：10毫安
如何組建大容量12V直流UPS系統(tǒng)：
很多客戶的安防系統(tǒng)都要求12V直流不間斷供電，如我們的彩信報警系統(tǒng)，如果停電的話所有功能都會失效，而且彩信系統(tǒng)的靜態(tài)電流較大，所以必須選大容量電池供電，這里我們可以考慮用摩托車上的12V7AH的鉛酸蓄電池，采用這種電池有兩大優(yōu)點：第一7AH的蓄電池容量很大至少可以維持系統(tǒng)一個星期正常使用，第二蓄電池適合浮充電工作。
12V蓄電池全自動充電器 每個20元
這是一款非常實用的蓄電池充電器。外形類似手機充電器，使用高頻開關電源，發(fā)熱少，效率高,帶指示燈。充電電流1.2A左右,適合容量為1AH～２０AH電瓶使用（摩托車上常用容量就是在這個范圍內(nèi))。還具有防止蓄電池負載短路和接反的保護功能。
應用領域：
1、蓄電池的均衡充電
如果長期不用或者缺少電解液的蓄電池，電壓會不斷降低最終導致無法充電報廢。特別是冬天氣溫降低，蓄電池普遍虧電，經(jīng)常性地充電可以大大延長蓄電池的壽命。
2、直流不間斷電源的浮充電器
有些報警系統(tǒng)使用直流12V電源，當有市電時充電器負責我們系統(tǒng)的靜態(tài)耗電和蓄電池的自放電，一旦停電時自動由蓄電池供電，市電恢復后由充電器對蓄電池充電恢復容量。
使用方法：
將紅鱷魚夾接蓄電池正級，黑鱷魚夾接蓄電池負極，后接上220V交流電源，紅燈點亮表示正在充電，紅燈逐漸變成綠燈表示充電即將完成，如果極性接錯或者電池已經(jīng)充滿，綠燈亮停止充電。
過充也不會損壞蓄電池，一般充４～20小時，電瓶容量越大充電時間越長，一切無須調整，可滿足高要求的顧客。
技術參數(shù):
規(guī)格性能 13.8V1A(12V1250mA)
浮充充電電壓 15.2V ±0.5V
恒壓輸出電壓 13.8V ±0.5V
恒流充電電流 0.85-1.25A
轉換電流 450-550mA
直流最大輸出功率 13W
效率﹥84%（最高輸出電壓，滿載）
輸入電壓范圍 100～240VAC；50～60HZ
輸入電流 0.05A/MAX
過載保護 105%～150%類型： 復位：自動恢復
溫度系數(shù) ±0.03%℃（0～50℃）OUTPUT
工作溫度、濕度 -10℃～＋40℃，20%～90%RH
存儲溫度、濕度 -10℃～+60℃，20%～90%RH
外形尺寸 85*48*30（mm）
接線長 輸入：65CM,輸出，輸出85CM
連接方式 紅黑接線夾
注：1、以上參數(shù)測試條件為：220VAC輸入，額定負載，25℃ 70% RH 濕度。
全部產(chǎn)品價格 銀行帳號及郵購需知 訂貨流程 立即訂貨!
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