锂离子电池类型
1
圆柱型锂离 子电池 (Cylindrical Li-ion Battery) 2 方型锂离子电 池(Prismatic Li-ion Battery) 3 纽扣锂离子 电池(Coin Li-ion Battery) 4 薄膜锂离子 电池(Thin Film Li-ion Battery)
充放电倍率 充放电倍率是指电池在规定的 时间内放出其额定容量时所需要 的电流值，1C在数值上等于电池 额定容量，通常以字母C表示。如 电池的标称额定容量为10Ah，则 10A为1C（1倍率），5A则为0.5C， 100A为10C，以此类推。
自放电率
自放电率又称荷电保持能力， 是指电池在开路状态下，电池所 储存的电量在一定条件下的保持 能力。主要受电池的制造工艺、 材料、储存条件等因素的影响。 是衡量电池性能的重要参数。
锂离子电池保持性能最佳的充放电方式为浅充浅放。
锂离子电池性能参数指标
电池内阻 电池内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻 与极化内阻两部分组成。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放 电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影 响。电池内阻是衡量电池性能的一个重要参数。 电池的容量
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。这就像一把摇椅， 摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就在摇椅两端 来回运动。人们把这种电化学储能体系形象地称为 “摇椅式电池” （Rocking-chair Cell）。
Armand教授是锂离子电池的奠基人之 一，是国际学术和产业界公认的、在电池领 域具有原始创新成果的电池专家。Armand教 授主要原创性学术贡献有： 1.1977年，首次发现并提出石墨嵌锂化合物 作为二次电池的电极材料。在此基础上，于 1980年首次提出“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries）概念，成功解决了锂负 极材料的安全性问题。
锂离子电池原理探讨
锂离子电池的充电过程分为两个阶段：恒流快充阶段（指 示灯呈红色）和恒压电流递减阶段（指示灯呈黄色）。
锂离子电池过度充放电会对正负 极造成永久性损坏。过度放电导 致负极碳片层结构出现塌陷，而 塌陷会造成充电过程中锂离子无 法插入；过度充电使过多的锂离 子嵌入负极碳结构，而造成其中 部分锂离子再也无法释放出来。
开路电压和工作电压 开路电压是指电池在 非工作状态下即电路中无电 流流过时，电池正负极之间 的电势差。一般情况下，锂 离子电池充满电后开路电压 为4.1—4.2V左右，放电后开 路电压为3.0V左右。通过对 电池的开路电压的检测，可 以判断电池的荷电状态。
工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负 极之间的电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服 电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反。 锂离子电池的放电工作电压在3.6V左右。
[1] Whittingham M S．U．S．Patent 4009052．1977 [2] Whittingham M S．Science，1975，192：1226
Manley Stanley Whittingham
1941年出生，于牛津大学BA (1964), MA (1967), 和 DrPhil(1968)学 位，目前就职于宾汉姆顿大学。 Dr. Whittingham 是发明嵌入式锂离 子电池重要人物，在与 Exxon公司合作制成首个锂电池之后，他又发 现水热合成法能够用于电极材料的制备，这种方法目前被拥有磷酸铁 锂专利的独家使用权的Phostech公司所使用。 由于他所作出的卓越贡献，他于1971年被电化学会授予青年作家奖， 于2004年被授予电池研究奖，并且被推举为会员。
2.1978年，首次提出了高分子固体电解质应 用于锂电池。 3.1996年，提出离子液体电解质材料应用于 染料敏化太阳能电池。 M. Armand 4.提出了碳包覆解决磷酸铁锂（LiFePO4）正 极材料的导电性问题，为动力电池及电动汽 车的产业化奠定了基础。
锂离子电池的商品化
1990年日本SONY公司正式推出LiCoO2/石墨这种锂离子 电池，该电池成功的利用能可逆脱嵌锂的碳材料替代金属锂 作为负极，克服了锂二次电池循环寿命低、安全性差的缺点， 锂离子电池得以商品化。标志着电池工业的一次革命。
锂离子电池特点
与镍镉（Ni/Cd）、镍氢（Ni/MH）电池相比，锂离子电池的主要特点如下：
镍镉电池 重量能量密度 （Wh/kg） 循环寿命 （至初始容量80%） 单体额定电压(V) 过充承受能力 月自放电率 （室温） 45-80 1500 1.25 中等 20%
镍氢电池 铅酸电池 60-120 300-500 1.25 低 30% 30-50 200-300 2 高 5%
锂一次电池发展史
Li-MnO2、Li-CuO、Li-SOCl2、 Li-SO2、Li-Ag2CrO4等
当前
多种材料应用于锂一次电池
70年代 60年代的能源危机
20世纪50年代
手表、计算器、植入式医疗设备
锂一次电池商品化 锂一次电池大发展 开始锂一次电池的研究
锂二次电池的产生
循环100次形成的锂枝晶图
锂离子电池的产生
20世纪80年代末，日本Sony公司
提出者
层状结构的石墨 负极
正极
锂与过渡金属的 复合氧化物
锂离子电池
120-150Wh/kg 比能量 是普通镍镉电池 的2-3倍
电压
高达3.6V
锂离子电池区别于锂电池
早期的锂电池 锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。所以 在介绍之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用 的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰 或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压, 不需充电。这种电池也可以充电,但循环性能不好，在充 放电循环过程中,容易形成锂结晶，造成电池内部短路,所 以一般情况下这种电池是禁止充电的。
锂离子电池：炭材料锂电池 后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化子电池。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，达到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，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，又运动回正极。回正 极的锂离子越多，放电容量越高。 目前所说的锂离子电池通常为锂二次电池。
锂离子 电池 110-160 500-2000 3.6 非常低 10%
聚合物锂 离子电池 100-130 300-500 3.6 低 ～10%
输出电压高
能量密度高
安全，循环性好
自放电率小
锂离子电池 优点
快速充放电 充电效率高
无环境污染，绿色电池
锂离子电池工作原理
锂离子电池工作原理图 schematic representation and operation principle of rechargeable lithium ion battery
[1] Michel Armand, Philippe Touzain. Graphite intercalation compounds as cathode materials. Materials Science and Engineering. Volume 31,1977,319-329 [2] Armand M B．PhD thesis ， Grenoble，1978 [3] Armand M B．Materials for Advanced Battery New York： Plenum，1980．145
电池的容量有额定容量和实际容量 之分。锂离子电池规定在常温、恒流 (1C)、恒压(4.2V)控制的充电条件下， 充电3h、再以0.2C放电至2.75V时，所 放出的电量为其额定容量。 电池的实 际容量是指电池在一定的放电条件下所 放出的实际电量，主要受放电倍率和温 度的影响（故严格来讲，电池容量应指 明充放电条件）。 容量单位：mAh、Ah(1Ah=1000)。
放电平台时间 放电平台时间是指在电池满电情况下放电至某电压的放 电时间。例对某三元电池测量其3.6V的放电平台时间，以恒 压充到电压为4.2V，并且充电电流小于0.02C时停止充电即 充满电后，然后搁臵10分钟，在任何倍率的放电电流下放电 至3.6V时的放电时间即为该电流下的放电平台时间。 因某些使用锂离子电池的用电器的工作电压都有电压要 求，如果低于要求值，则会出现无法工作的情况。所以放电 平台是衡量电池性能好坏的重要标准之一。
[1] Nagaura, T. & Tozawa, K. Lithium ion rechargeable battery. Prog. Batteries Solar Cells 9, 209 (1990) [2] 专利号: JP4147573-A ; JP3028582-B2 ; US5370710-A 发明人: KATO H, NAGAURA T 专利权人和代码:SONY CORP(SONY-C) [3] 专利号: EP486950-A ; EP486950-A1 ; CA2055305-A ; JP4184872-A ; JP4280082-A ; US5292601-A ; EP486950-B1 ; DE69103384-E ; JP3079613-B2 ; JP3089662-B2 ; JP2000268864-A ; CA2055305-C ; JP3356157-B2 发明人: SUGENO N, ANZAI M, NAGAURA T 专利权人和代码:SONY CORP(SONY-C) [4] 专利号: JP5036413-A ; JP3282189-B2 ; US5273842-A 发明人: NAGAURA T, YAMAHIRA T 专利权人和代码:SONY CORP(SONY-C)