鋰離子電池

       鋰離子電池由正極、負(fù)極、電解液及隔膜，外加正負(fù)引線、電池殼、安全裝置等組成的。鋰離子電池在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池。

       鋰離子電池作為動(dòng)力源，被廣泛應(yīng)用在單兵電子設(shè)備、潛艇、魚雷、無人機(jī)中。

概述

       鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。而真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大，很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。

       鋰離子電池由日本索尼公司于1990年最先開發(fā)成功。它是把鋰離子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成負(fù)極（傳統(tǒng)鋰電池用鋰或鋰合金作負(fù)極）。正極材料常用LixCoO2，也用LixNiO2和LixMnO4，電解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基碳酸酯（DMC）。

       石油焦炭和石墨作負(fù)極材料無毒，且資源充足，鋰離子嵌入碳中，克服了鋰的高活性，解決了傳統(tǒng)鋰電池存在的安全問題，正極LixCoO2在充、放電性能和壽命上均能達(dá)到較高水平，使成本降低，總之鋰離子電池的綜合性能提高了。預(yù)計(jì)21世紀(jì)鋰離子電池將會(huì)占有很大的市場。

       鋰離子二次電池充、放電時(shí)的反應(yīng)式為：LiCoO2+C=Li1-xCoO2+LixC

電池區(qū)別

       鋰離子電池容易與下面兩種電池混淆：

       （1）鋰電池：以金屬鋰為負(fù)極。

       （2）鋰離子電池：使用非水液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)。

       （3）鋰離子聚合物電池：用聚合物來凝膠化液態(tài)有機(jī)溶劑，或者直接用全固態(tài)電解質(zhì)。鋰離子電池一般以石墨類碳材料為負(fù)極。

       鋰離子電池是一類重要的電池技術(shù)，其在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。關(guān)于鋰離子電池的區(qū)別，可以從多個(gè)維度來探討，包括與其他類型電池的區(qū)別、不同種類鋰離子電池之間的區(qū)別以及應(yīng)用領(lǐng)域的區(qū)別。

鋰離子電池與其他類型電池的區(qū)別

       1、鋰電池：鋰離子電池與鋰電池雖然都含有鋰元素，但它們在原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上存在顯著差異。鋰電池通常指以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料的一次性電池，其化學(xué)性質(zhì)活潑，加工、保存和使用對環(huán)境要求高，且容量衰減快。而鋰離子電池則以鋰化合物為正極材料，石墨等插層結(jié)構(gòu)材料為負(fù)極，鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)實(shí)現(xiàn)充放電，因此更加安全，且可循環(huán)使用。

       2、蓄電池：蓄電池與鋰離子電池同都是可以多次重復(fù)充電的電池，但它們在電解質(zhì)、電壓穩(wěn)定性和適用環(huán)境等方面有所不同。蓄電池電解質(zhì)由亞鐵和多種酸溶液組成，電壓穩(wěn)定但高溫時(shí)易變形；而鋰離子電池電解質(zhì)為帶電離子的有機(jī)溶劑，電壓穩(wěn)定且能在高溫中使用，同時(shí)能量密度更高。

不同種類鋰離子電池之間的區(qū)別

       鋰離子電池根據(jù)正極材料的不同主要分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、鎳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等。這些電池在性能上各有特點(diǎn)，例如：

       鈷酸鋰電池：具有較高的能量密度和較好的循環(huán)性能，但成本較高且安全性相對較差。

       錳酸鋰電池：成本較低且安全性好，但能量密度和循環(huán)壽命相對較短。

       磷酸鐵鋰電池：具有較長的循環(huán)壽命、較好的安全性和穩(wěn)定性，但能量密度相對較低。

       三元鋰電池：能量密度高、充電速度快且耐低溫性好，但成本較高且安全性需要特別注意。

鋰離子電池在不同應(yīng)用領(lǐng)域的區(qū)別

       鋰離子電池根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域可分為消費(fèi)電池、動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池。它們在性能要求、使用壽命和成本等方面有所不同：

       消費(fèi)電池：主要用于便攜式電子設(shè)備如手機(jī)、筆記本電腦等，對能量密度、體積和重量有較高要求。

       動(dòng)力電池：多用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車等電動(dòng)工具，對能量密度、充電速度、放電電流和安全性有更高要求。

       儲(chǔ)能電池：主要應(yīng)用于調(diào)峰調(diào)頻電力輔助服務(wù)、可再生能源并網(wǎng)和微電網(wǎng)等領(lǐng)域，對電池容量、運(yùn)行穩(wěn)定性和循環(huán)壽命有較高要求。

       綜上所述，鋰離子電池在多個(gè)方面存在區(qū)別，這些區(qū)別使得鋰離子電池能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用需求和環(huán)境條件。

主要種類

       根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料的不同，鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池(Liquified Lithium-Ion Battery，簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(Polymer Lithium-Ion Battery，簡稱為PLB)。

鋰離子電池(Li--ion)

       可充電鋰離子電池是目前手機(jī)、筆記本電腦等現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的電池，但它較為“嬌氣”，在使用中不可過充、過放(會(huì)損壞電池或使之報(bào)廢)。因此，在電池上有保護(hù)元器件或保護(hù)電路以防止昂貴的電池?fù)p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)，各大半導(dǎo)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。

       手機(jī)基本上都是使用鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對延長電池壽命是十分重要的。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(gè)電池串聯(lián)并聯(lián)在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓，因?yàn)椴牧系淖兓?，一般?.7V，磷酸鐵鋰（以下稱磷鐵）正極的則為3.2V。充滿電時(shí)的終止充電電壓一般是4.2V，磷鐵3.65V。鋰離子電池的終止放電電壓為2.75V～3.0V(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，一般為3.0V，磷鐵為2.5V)。低于2.5V（磷鐵2.0V）繼續(xù)放電稱為過放，過放對電池會(huì)有損害。

       鈷酸鋰類型材料為正極的鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時(shí)會(huì)降低放電時(shí)間(內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量)，并可能發(fā)生危險(xiǎn)；但磷酸鐵鋰正極材料鋰電池，可以以20C甚至更大（C是電池的容量，如C=800mAh，1C充電率即充電電流為800mA）的大電流進(jìn)行充放電，特別適合電動(dòng)車使用。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流，在使用中應(yīng)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，過壓充電會(huì)造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應(yīng)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)。一般常用的充電倍率為0.25C～1C。在大電流充電時(shí)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(gè)階段：先恒流充電，到接近終止電壓時(shí)改為恒壓充電。例一種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(shí)電池電壓以較大的斜率升壓，當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí)，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1/10-50C(各廠設(shè)定值不一，不影響使用)時(shí)，認(rèn)為接近充滿，可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動(dòng)定時(shí)器，過一定時(shí)間后結(jié)束充電)。

凝聚態(tài)鋰離子電池

       2023年4月19日，寧德時(shí)代發(fā)布凝聚態(tài)電池，能量密度最高為500Wh/kg，2023年內(nèi)具備量產(chǎn)能力。

發(fā)展過程

       1970年，?？松腗.S.Whittingham采用硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料，金屬鋰作為負(fù)極材料，制成首個(gè)鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或氯化亞砜，負(fù)極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不需充電。鋰離子電池（Li-ion Batteries）是鋰電池發(fā)展而來。舉例來講，以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。這種電池也可以充電，但循環(huán)性能不好，在充放電循環(huán)過程中容易形成鋰結(jié)晶，造成電池內(nèi)部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。

       1982年伊利諾伊理工大學(xué)（the Illinois Institute of Technology）的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，此過程是快速的，并且可逆。與此同時(shí)，采用金屬鋰制成的鋰電池，其安全隱患備受關(guān)注，因此人們嘗試?yán)娩囯x子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個(gè)可用的鋰離子石墨電極由貝爾實(shí)驗(yàn)室試制成功。

       1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極材料，具有低價(jià)、穩(wěn)定和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，即使出現(xiàn)短路、過充電，也能夠避免了燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。

       1989年，A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極將產(chǎn)生更高的電壓。

       1992年，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。隨后，鋰離子電池革新了消費(fèi)電子產(chǎn)品的面貌。此類以鈷酸鋰作為正極材料的電池，是便攜電子器件的主要電源。

       1996年，Padhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽，如磷酸鐵鋰（LiFePO4），比傳統(tǒng)的正極材料更具安全性，尤其耐高溫，耐過充電性能遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)鋰離子電池材料。

       縱觀電池發(fā)展的歷史，可以看出當(dāng)前世界電池工業(yè)發(fā)展的三個(gè)特點(diǎn)，一是綠色環(huán)保電池迅猛發(fā)展，包括鋰離子蓄電池、氫鎳電池等；二是一次電池向蓄電池轉(zhuǎn)化，這符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略；三是電池進(jìn)一步向小、輕、薄方向發(fā)展。在商品化的可充電池中，鋰離子電池的比能量最高，特別是聚合物鋰離子電池，可以實(shí)現(xiàn)可充電池的薄形化。正因?yàn)殇囯x子電池的體積比能量和質(zhì)量比能量高，可充且無污染，具備當(dāng)前電池工業(yè)發(fā)展的三大特點(diǎn)，因此在發(fā)達(dá)國家中有較快的增長。電信、信息市場的發(fā)展，特別是移動(dòng)電話和筆記本電腦的大量使用，給鋰離子電池帶來了市場機(jī)遇。而鋰離子電池中的聚合物鋰離子電池以其在安全性的獨(dú)特優(yōu)勢，將逐步取代液體電解質(zhì)鋰離子電池，而成為鋰離子電池的主流。聚合物鋰離子電池被譽(yù)為“21世紀(jì)的電池”，將開辟蓄電池的新時(shí)代，發(fā)展前景十分樂觀。

       2015年3月，日本夏普與京都大學(xué)的田中功教授聯(lián)手成功研發(fā)出了使用壽命可達(dá)70年之久的鋰離子電池。此次試制出的長壽鋰離子電池，體積為8立方厘米，充放電次數(shù)可達(dá)2.5萬次。并且夏普方面表示，此長壽鋰離子電池實(shí)際充放電1萬次之后，其性能依舊穩(wěn)定。

       2019年10月9日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰，以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn)。

       2022年二季度，鋰離子電池、電子元器件、集成電路等小類行業(yè)增加值增速均在20%以上。 

       自2023年8月1日起，對鋰離子電池和電池組實(shí)施CCC認(rèn)證管理。自2024年8月1日起，未獲得CCC認(rèn)證證書和標(biāo)注認(rèn)證標(biāo)志的，不得出廠、銷售、進(jìn)口或者在其他經(jīng)營活動(dòng)中使用。

使用和維護(hù) 

概述

       掌握鋰離子電池的使用和維護(hù)技術(shù)，可以延長鋰離子電池的使用壽命和保持電池的優(yōu)越性能。

鋰離子電池放電

       放電終止電壓：鋰離子電池的額定電壓為3.6V（有的產(chǎn)品為3.7V），終止放電電壓為2.5-2.75V（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）。電池的放電終止電壓不應(yīng)小于2.5（n是串聯(lián)的電池?cái)?shù)），低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過放，過放會(huì)使電池壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池失效。電池不用時(shí)，應(yīng)將電池充電到保有20%的電容量，再進(jìn)行防潮包裝保存，3～6個(gè)月檢測電壓1次，并進(jìn)行充電，保證電池電壓在安全電壓值（3V以上）范圍內(nèi)。

       放電電流：鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量，減少放電時(shí)間，若電池中無保護(hù)元件還會(huì)產(chǎn)生過熱而損壞電池。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流，在使用中不能超過產(chǎn)品特性表中給出的最大放電電流。

       放電溫度：不同溫度下的放電曲線是不同的。在不同溫度下，鋰離子電池的放電電壓及放電時(shí)間也不同，電池應(yīng)在-20℃到+60℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行放電（工作）。

鋰離子電池充電

       在使用鋰電池中應(yīng)注意的是，電池放置一段時(shí)間后則進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)容量低于正常值，使用時(shí)間亦隨之縮短。但鋰電池很容易激活，只要經(jīng)過3—5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池，恢復(fù)正常容量。由于鋰電池本身的特性，決定了它幾乎沒有記憶效應(yīng)。因此用戶手機(jī)中的新鋰電池在激活過程中，是不需要特別的方法和設(shè)備的。

       對鋰離子電池充電，應(yīng)使用專用的鋰離子電池充電器。鋰離子電池充電采用 “恒流/恒壓”方式，先恒流充電，到接近終止電壓時(shí)改為恒壓充電。如一種800mA.h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(shí)電池電壓以較大的斜率上升，當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí)，改成4.2V恒壓充電，鋰電池電流漸降，電壓變化不大，到充電電流降為1/10C（約80mA）時(shí)，認(rèn)為接近充滿，可以終止充電（有的充電器到10C后啟動(dòng)定時(shí)器，過一定時(shí)間后結(jié)束充電）。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），由于充電方式不同，容易造成過充。

       充電電壓：充滿電時(shí)的終止充電電壓與電池負(fù)極材料有關(guān)，焦炭為4.1V，而石墨為4.2V，一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。在充電時(shí)應(yīng)注意4.1V的電池不能用4.2V的充電器充電，否則會(huì)有過充危險(xiǎn)（4.1V與4.2V的充電器所用的充電器IC不同）。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(huì)造成鋰離子電池永久性損壞。

       充電電流：鋰離子電池充電電流應(yīng)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0.25～1C，推薦的充電電流為0.5C（C是電池的容量，如標(biāo)稱容量1500mA.h的電池，充電電流0.5*1500=750mA）。在大電流充電時(shí)往往要檢測電池溫度，以防止因過熱而損壞電池或產(chǎn)生爆炸。

       充電溫度：對電池充電時(shí)，其環(huán)境溫度不能超過產(chǎn)品特性表中所列的溫度范圍。電池應(yīng)在0～45℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行充電，遠(yuǎn)離高溫（高于60℃）和低溫（-20℃）環(huán)境。

       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(shí)，會(huì)造成電池的損壞或降低使用壽命。為此開發(fā)出各種保護(hù)元件及由保護(hù)IC組成的保護(hù)電路，它安裝在電池或電池組中，使電池獲得完善的保護(hù)。但是在使用中應(yīng)盡可能防止過充電及過放電。例如，手機(jī)電池在充電過程中，快充滿時(shí)應(yīng)及時(shí)與充電器進(jìn)行分離。放電深度淺時(shí)，循環(huán)壽命會(huì)明顯提高。因此在使用時(shí)，不要等到手機(jī)上出現(xiàn)電池不足的信號(hào)時(shí)才去充電，更不要在出現(xiàn)此信號(hào)時(shí)繼續(xù)使用，盡管出現(xiàn)此信號(hào)時(shí)還有一部分殘余容量可供使用。

貯存和運(yùn)輸

       鋰離子電池可貯存在溫度為-5～35℃，相對濕度不大于75%的清潔、干燥、通風(fēng)的環(huán)境中，應(yīng)避免與腐蝕性物質(zhì)接觸，遠(yuǎn)離火源及熱源，不要置于陽光直射的地方，不能隨意拆卸電池。電池若長期貯存，電池電量應(yīng)保持標(biāo)稱容量的30%～50%，推薦貯存的電池每6個(gè)月充電一次。

       電池應(yīng)包裝成箱進(jìn)行運(yùn)輸，在運(yùn)輸過程中應(yīng)防止劇烈振動(dòng)、撞擊或擠壓，防止日曬雨淋，可使用汽車、火車、輪船、飛機(jī)等交通工具進(jìn)行運(yùn)輸。

短路

       關(guān)于鋰離子電池的安全問題，請各位朋友重視。鋰離子電池在充電過程中很容易發(fā)生短路情況。

       雖然大多數(shù)鋰離子電池都帶有防短路的保護(hù)電路，還有防爆線。但很多情況下，這個(gè)電路在各種情況下，不一定會(huì)起作用。防爆線能起的作用也很有限。

過充

       所有的鋰離子電池，包括聚合物鋰離子電池、鋰鐵電池等等，都非常害怕過充。

       鋰離子電池如果充電時(shí)間過長，發(fā)生的爆炸的可能性就會(huì)加大。

       鋰的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，很容易燃燒，當(dāng)電池充放電時(shí)，電池內(nèi)部持續(xù)升溫，活化過程中所產(chǎn)生的氣體膨脹，使電池內(nèi)壓加大。壓力達(dá)到一定程度，如外殼有傷痕，即會(huì)破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸。

       所以，大家在使用鋰離子電池的時(shí)候要非常注意安全。

充電

       充電是電池重復(fù)使用的重要步驟，鋰離子電池的充電過程分為兩個(gè)階段：恒流快充階段和恒壓電流遞減階段。恒流快充階段，電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓，隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段，電壓不再升高以確保不會(huì)過充，電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到設(shè)定的值，而最終完成充電。電量統(tǒng)計(jì)芯片通過記錄放電曲線可以抽樣計(jì)算出電池的電量。鋰離子電池在多次使用后，放電曲線會(huì)發(fā)生改變，鋰離子電池雖然不存在記憶效應(yīng)，但是充、放電不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重影響電池性能。

充電注意事項(xiàng)

       鋰離子電池過度充放電會(huì)對正負(fù)極造成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而塌陷會(huì)造成充電過程中鋰離子無法插入；過度充電使過多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu)，而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。

       充電量等于充電電流乘以充電時(shí)間，在充電控制電壓一定的情況下，充電電流越大（充電速度越快），充電電量越小。電池充電速度過快和終止電壓控制點(diǎn)不當(dāng)，同樣會(huì)造成電池容量不足，實(shí)際是電池的部分電極活性物質(zhì)沒有得到充分反應(yīng)就停止充電，這種充電不足的現(xiàn)象隨著循環(huán)次數(shù)的增加而加劇。

放電

       第一次充放電，如果時(shí)間能較長(一般3--4小時(shí)足夠)，那么可以使電極盡可能多的達(dá)到最高氧化態(tài)（充足電），放電（或使用）時(shí)則強(qiáng)制放到規(guī)定的電壓、或直至自動(dòng)關(guān)機(jī)，如此能激活電池使用容量。

       但在鋰離子電池的平常使用中，不需要如此操作，可以隨時(shí)根據(jù)需要充電，充電時(shí)既不必要一定充滿電為止，也不需要先放電。象首次充放電那樣的操作，只需要每隔3--4個(gè)月進(jìn)行連續(xù)的1--2次即可。

內(nèi)短路保護(hù)

       鋰離子電池由于材料體系及制成工藝等諸多方面因素的影響，存在發(fā)生內(nèi)短路的風(fēng)險(xiǎn)。雖然鋰離子電池在出廠時(shí)都已經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)格的老化及自放電篩選，但由于過程失效及其他不可預(yù)知的使用因素影響，依然存在一定的失效概率導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)內(nèi)短路。對于動(dòng)力電池，其電池組中鋰離子電池多達(dá)幾百節(jié)甚至上萬節(jié)，大大放大了電池組發(fā)生內(nèi)短的概率。由于動(dòng)力電池組內(nèi)部所蘊(yùn)含的能量極大，內(nèi)短路的發(fā)生極易誘發(fā)惡性事故，導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

       對于并聯(lián)的鋰離子動(dòng)力電池模組，當(dāng)其中一節(jié)或幾節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短時(shí)，電池模組中的其他電池會(huì)對其放電，電池組的能量會(huì)使內(nèi)短電池溫度急速升高，極易誘發(fā)熱失控，最終導(dǎo)致電池起火爆炸。

       常規(guī)的溫度探測在電池升溫時(shí)，雖然可以告知IC切斷主回路，但無法阻止并聯(lián)電池模組內(nèi)部的持續(xù)放電，并且由于主回路切斷，電池模組所有的能量都集中于內(nèi)短路電池，反而增加了熱失控發(fā)生的幾率。

       理想的方案是，在發(fā)現(xiàn)某節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短而升溫時(shí)，可以切斷該節(jié)電池與模組中其他電池的連接回路。在單節(jié)電池上組裝TE PPTC或者M(jìn)HP-TA系列產(chǎn)品，當(dāng)內(nèi)短路發(fā)生時(shí)TE保護(hù)器件可以有效地阻斷內(nèi)短路電池與模組內(nèi)其他電池的聯(lián)系，防止惡性事故的發(fā)生。對于單體電池?cái)?shù)量大的動(dòng)力電池組，配組時(shí)對電池及器件內(nèi)阻一致性要求較高，而MHP-TA由于其內(nèi)部雙金屬結(jié)構(gòu)，器件電阻的一致性非常好, 可以極大地滿足對于電池內(nèi)阻的要求。

       鋰離子動(dòng)力電池的系統(tǒng)組成及實(shí)際路況復(fù)雜，被動(dòng)器件的防護(hù)是必不可少的。

和磷酸鐵鋰電池的區(qū)別

       鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池在多個(gè)方面存在顯著的區(qū)別，這些區(qū)別主要體現(xiàn)在正極材料、電池性能、應(yīng)用領(lǐng)域、外觀形狀以及優(yōu)缺點(diǎn)等方面。

一、正極材料

       鋰離子電池：正極材料種類多樣，主要包括鋰鈷酸、鋰錳酸、鋰鎳酸、三元材料（鎳鈷錳或鎳鈷鋁）以及磷酸鐵鋰等。其中，鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。

       磷酸鐵鋰電池：特指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰材料具有獨(dú)特的橄欖石結(jié)構(gòu)，使得電池在安全性、循環(huán)壽命等方面表現(xiàn)出色。

二、電池性能

       能量密度：鋰離子電池通常具有較高的能量密度，能夠提供更高的能量輸出。相比之下，磷酸鐵鋰電池的能量密度相對較低，但其在循環(huán)壽命和安全性方面更具優(yōu)勢。

       循環(huán)壽命：磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命普遍較長，部分電池甚至可以達(dá)到上萬次的充放電循環(huán)，遠(yuǎn)超過鋰離子電池的循環(huán)壽命（一般在數(shù)千次左右）。

       安全性：磷酸鐵鋰電池因其良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在安全性方面表現(xiàn)優(yōu)異，不易發(fā)生過熱、燃燒及爆炸等安全事故。而鋰離子電池在過充或過熱的條件下可能存在安全隱患。

       充放電性能：鋰離子電池具有較高的充放電倍率性能，適用于需要快速充放電的場合。磷酸鐵鋰電池雖然充放電倍率不如鋰離子電池，但其在大電流放電方面也有一定優(yōu)勢。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

       鋰離子電池：廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等便攜設(shè)備和消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域。同時(shí)，隨著電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速發(fā)展，鋰離子電池也逐漸成為這些領(lǐng)域的重要能源解決方案。

       磷酸鐵鋰電池：主要應(yīng)用于電動(dòng)車、儲(chǔ)能系統(tǒng)和工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域，尤其適用于對安全性和循環(huán)壽命要求較高的場合。例如，磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)公交車、儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

四、外觀形狀

       鋰離子電池：外觀形狀和尺寸多樣化，可根據(jù)不同需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。常見的鋰離子電池形狀包括圓柱形、扁平形和異形等。

       磷酸鐵鋰電池：通常為方形或圓柱形，外殼一般為金屬材質(zhì)。其外觀形狀相對較為統(tǒng)一，便于大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用。

五、優(yōu)缺點(diǎn)歸納

       鋰離子電池：

       優(yōu)點(diǎn)：高能量密度、長壽命、輕質(zhì)、無記憶效應(yīng)、低自放電率、環(huán)保等。

       缺點(diǎn)：安全性相對較低（尤其是在過充或過熱條件下）、成本較高、部分電池存在單體一致性差的問題。

       磷酸鐵鋰電池：

       優(yōu)點(diǎn)：安全性高、循環(huán)壽命長、耐高溫、綠色環(huán)保、無毒無污染等。

       缺點(diǎn)：能量密度相對較低、低溫性能較差、導(dǎo)電性能不如部分鋰離子電池等。

       綜上所述，鋰離子電池和磷酸鐵鋰電池各有其獨(dú)特的優(yōu)勢和適用范圍。在選擇電池時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用需求和場景來選擇合適的電池類型。

制作工藝

       鋰電池的正極材料有鈷酸鋰LiCoO2 、三元材料Ni+Mn+Co、錳酸鋰LiMn2O4加導(dǎo)電劑和粘合劑，涂在鋁箔上形成正極，負(fù)極是層狀石墨加導(dǎo)電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上，比較先進(jìn)的負(fù)極層狀石墨顆粒已采用納米碳。

       1、制漿：用專門的溶劑和粘結(jié)劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合，經(jīng)攪拌均勻后，制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。

       2、涂膜：通過自動(dòng)涂布機(jī)將正負(fù)極漿料分別均勻地涂覆在金屬箔表面，經(jīng)自動(dòng)烘干后自動(dòng)剪切制成正負(fù)極極片。

       3、裝配：按正極片—隔膜—負(fù)極片—隔膜自上而下的順序經(jīng)卷繞注入電解液、封口、正負(fù)極耳焊接等工藝過程，即完成電池的裝配過程，制成成品電池。

       4、化成：將成品電池放置測試柜進(jìn)行充放電測試，篩選出合格的成品電池，待出廠。

前景

       鋰離子電池的前景非常廣闊，主要得益于其在多個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用以及技術(shù)的不斷進(jìn)步。以下是對鋰離子電池前景的詳細(xì)分析：

一、市場需求持續(xù)增長

       1、新能源汽車市場：隨著全球范圍內(nèi)對環(huán)保和能源效率的重視日益增強(qiáng)，新能源汽車市場快速發(fā)展，特別是電動(dòng)汽車的普及，極大地推動(dòng)了鋰離子電池的需求。中國作為全球最大的新能源汽車市場，其動(dòng)力電池需求激增，為鋰離子電池行業(yè)提供了廣闊的市場空間。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，中國新能源汽車產(chǎn)量和動(dòng)力電池裝車量均保持快速增長態(tài)勢。

       2、儲(chǔ)能領(lǐng)域：隨著可再生能源（如太陽能、風(fēng)能）的廣泛應(yīng)用，儲(chǔ)能系統(tǒng)成為解決能源供需不平衡的關(guān)鍵。鋰離子電池因其高能量密度、長循環(huán)壽命等特點(diǎn)，在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。特別是在通訊儲(chǔ)能、電力儲(chǔ)能、分布式能源系統(tǒng)等方面，鋰離子電池的需求將持續(xù)增長。

       3、消費(fèi)電子市場：盡管智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品的市場增長有所放緩，但鋰離子電池在這些領(lǐng)域的應(yīng)用仍然穩(wěn)定。同時(shí)，隨著新興消費(fèi)電子產(chǎn)品（如可穿戴設(shè)備、智能家居等）的興起，鋰離子電池的需求也將得到進(jìn)一步拓展。

二、技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級

       1、固態(tài)電池技術(shù)：固態(tài)電池被認(rèn)為是下一代鋰離子電池的主流技術(shù)。相比傳統(tǒng)液態(tài)電池，固態(tài)電池具有更高的能量密度、更長的循環(huán)壽命和更好的安全性。隨著固態(tài)電池技術(shù)的不斷突破和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，鋰離子電池的性能將得到顯著提升。

       2、智能制造與數(shù)字化管理：隨著智能制造的興起和數(shù)字化管理技術(shù)的應(yīng)用，鋰離子電池的生產(chǎn)過程將逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。這不僅可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還可以降低生產(chǎn)成本和能耗。

三、政策支持與市場環(huán)境

       1、政策支持：各國政府紛紛出臺(tái)相關(guān)政策措施支持新能源汽車和儲(chǔ)能領(lǐng)域的發(fā)展，為鋰離子電池行業(yè)提供了良好的政策環(huán)境。例如，中國政府提出的“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)以及一系列針對新能源汽車的優(yōu)惠政策，都將進(jìn)一步推動(dòng)鋰離子電池市場的發(fā)展。

       2、市場環(huán)境：隨著全球貿(mào)易的不斷發(fā)展和中國鋰離子電池企業(yè)實(shí)力的增強(qiáng)，越來越多的企業(yè)將加快拓展國際市場。通過參與國際競爭、加強(qiáng)與國際先進(jìn)企業(yè)的合作與交流，中國鋰離子電池行業(yè)將進(jìn)一步提升在國際市場上的地位和影響力。

四、挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

       盡管鋰離子電池市場前景廣闊，但行業(yè)也面臨著一些挑戰(zhàn)。首先，市場競爭日益激烈，價(jià)格戰(zhàn)頻發(fā)，導(dǎo)致企業(yè)利潤空間被壓縮。其次，原材料價(jià)格波動(dòng)、國際貿(mào)易摩擦等外部因素也對行業(yè)發(fā)展帶來了一定的沖擊。然而，這些挑戰(zhàn)同時(shí)也孕育著新的機(jī)遇。通過加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、拓展國際市場等措施，鋰離子電池行業(yè)有望在未來實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)健和可持續(xù)的發(fā)展。

       綜上所述，鋰離子電池前景廣闊，市場需求持續(xù)增長，技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級，政策支持與市場環(huán)境良好。雖然面臨一定挑戰(zhàn)，但行業(yè)整體發(fā)展趨勢向好，未來有望實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)健和可持續(xù)的發(fā)展。