鋰離子電池作業原理

鋰離子電池以碳素資料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這便是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極資料電池的總稱。鋰離子電池的充放電進程，便是鋰離子的嵌入和脫嵌進程。在鋰離子的嵌入和脫嵌進程中，同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌（習慣上正極用嵌入或脫嵌表明，而負極用刺進或脫插表明）。在充放電進程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和刺進/脫插，被形象地稱為搖椅電池。

當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們運用電池的進程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。

一般鋰離子電池充電電流設定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不行滿，因為電池內部的電化學反響需求時間。就跟倒啤酒相同，倒太快的話會出現泡沫，反而不滿。

鋰離子電池優點

1）電壓高

單體電池的作業電壓高達3.7-3.8V（磷酸鐵鋰的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。

2）比能量大

能到達的實踐比能量為555Wh/kg左右，即資料能到達150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。

3）循環壽數長

一般均可到達500次以上，乃至1000次以上，磷酸鐵鋰的能夠到達2000次以上。有關小電流放電的電器，電池的運用期限，將倍增電器的競爭力。

4）安全性能好

無公害，無回憶效應。作為Li-ion前身的鋰離子電池，因金屬鋰易構成枝晶出現短路，縮減了其應用領域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環境有污染的元素：部分工藝（如燒結式）的Ni-Cd電池存在的一大弊端為回憶效應，嚴重束縛電池的運用，但Li-ion底子不存在這方面的問題。

5）自放電小

室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。

6）快速充電

1C充電30分鐘容量能夠到達標稱容量的80%以上，磷鐵電池能夠到達10分鐘充電到標稱容量的90%。

7）作業溫度

作業溫度為-25~45°C，隨著電解液和正極的改進，期望能擴寬到-40~70°C。

鋰離子電池缺點

衰老

與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢闌珊，與運用次數有關，也與溫度有關。這種闌珊的現象能夠用容量減小表明，也能夠用內阻升高表明。

收回率

大約有1%的出廠新品因種種原因需求收回。

不耐受過充

過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再開釋，可導致電池壽數短。

不耐受過放

過放電時，電極脫嵌過多鋰離子，可導致晶格坍塌，從而縮短壽數。