电池部分一、锂离子电池的结构与工作原理所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。
人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。
◎当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。
这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。
◎做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2 ＋3x＋5y)/2)等。
◎电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。
◎隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。
◎外壳采用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功能。
产品结构模型图二、锂离子电池的种类根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。
液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。
一般正极使用LiCoO2，负极使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。
它们的主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。
电解质壳体/包装隔膜集流体液态锂离子电池液态不锈钢、铝25μPE铜箔和铝箔聚合物锂离子电池胶体聚合物铝/PP复合膜没有隔膜或个μPE 铜箔和铝箔锂离子电池结构比较由于聚合物锂离子电池使用了胶体电解质不会象液体电液泄露，所以装配很容易，使得整体电池很轻、很薄。
也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。
此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂离子电池有所提高。
三、锂离子电池结构的实验探究1．结构解剖（1）将电池从外壳中取出，用剪刀剪开密封外皮，并将外皮剥开。
可以看到红色铜箔为负极集流体，银白色铝箔正极集流体。
（2）将塑料薄膜揭开，可以看到铜极、铝极表面均附有黑色物质。
铜极、铝极与高分子膜交替出现组成了电池：…－铜箔（表面附有黑色物质CLi x）－高分子膜－铝箔（表面附有黑色物质LiCoO2）－高分子膜－…2．实验研究步骤现象反应或解释（1）取一片铜极，置4Li＋O2＝2Li2O 于酒精灯上加热。
剧烈燃烧（2）取一片铝极，置——于酒精灯上加热。
无明显现象（3）用剪刀将铜极和————铝极剪成小片。
（4）取一支试管，向其中加入两小片铜2Li＋2H2O＝2LiOH＋H2↑极，并加入少量蒸馏水。
有火光出现，放出大量气泡。
（5）取部分步骤（4）得到溶液，注入到另溶液显碱性一支试管中，滴加两滴酚酞。
溶液变为红色（6）取一根洁净的铂丝，蘸取步骤（4）得到的溶液，置于酒精灯外焰上灼烧。
焰色为红色Li的焰色（7）取一支试管，向其中加入两小片铝极，并加入少量蒸馏水。
无明显现象——（8）取部分步骤（7）得到溶液，注入到另一支试管中，滴加两滴酚酞。
无明显现象——（9）向步骤（7）原试管中加入适量稀盐酸，振荡。
溶液逐渐变为红色4LiCoO2＋12HCl＝4LiCl＋4CoCl2＋O2↑＋6H2OCo3＋为强氧化剂，在水溶液中极不稳定，易氧化H2O转化为Co2＋，Co（III）只存在于固态和配合物中。
[Co(H2O)6]2＋为粉红色。
（10）将上述红色溶液分别注入两支结晶试管中，向其中一支试管中加入适量浓盐酸。
溶液变为蓝色[Co(H2O)6]2＋—→[CoCl4]2－三、ATL锂离子电池生产流程阳极<LiCoO2>/阴极<各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物>浆料搅拌→阳极<银白色铝箔正极集流体>/阴极<红色铜箔为负极集流体>涂膜→烘干→裁剪成电池要求的长度→烘干<电池怕水>→压平→吹走表面粉尘→固定电极引→阴阳间加隔离膜后卷成电池形状→铝膜封装→灌入电解液<LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂>→封口→化成<充放电激活电池>→放气<排除内部产生的气体>→封口→裁剪<去除多余的封装料>→充放电测试<约8个循环，电脑记录电池特性>→分容<挑出不符合要求的电池,相同容量的电池便于配对>→包装可靠性测试项目： 1、高低温循环冲击测试 2、高温测试 3、振动/冲击测试 4、破坏性充电测试 5、针刺测试 6、循环寿命测试 7、短路测试四、ATL锂离子电池电性特性曲线一.充电容量与充电截止电压的关系二.不同关断电压与放电容量的关系三.不带PCM与带PCM的充电曲线3.1不带PCM的充电曲线3.2 带PCM的充放电曲线电池充电部分1. 充电线路的要求要想充分利用电池容量或延长电池寿命，必须极其严格地控制充电参数。
延长电池寿命的关键是合理选择充电参数，如电流、电压和温度。
在充电过程中，施加电压的精度对提高电池的效率和延长电池的寿命具有非常重要的作用。
超过充电终止电压将导致过充电，这在短期内会增加电池的供电量，但长期来说则会导致电池失效并产生安全问题。
充电终止电压每提高1%，电池的初始容量就会增大约5%。
这种显而易见的短期增益效应会对电池的充电/放电次数产生严重的后果。
过充电导致了充电次数的减少。
另一方面，欠充电尽管不会产生安全问题，但会显著减小电池的容量。
在给电池充电时，电池两端的电压将会上升，而充电电流将逐渐变小。
当充电电流下降到0.1C以下时，可以认为电池已被充满。
因为不主张涓流充电(trickle charg)，所以当充电结束时，充电器必须完全关闭或断开。
一种更快的充电方法是恒流/恒压(CC/CV)充电。
当开始充电时，CC/CV充电器首先施加一个等价于电池容量C的恒定电流。
为防止在恒流充电周期中过充电，需要监视电池封装两端的电压。
当电压上升到给定的终止电压时，电路切换到恒压源工作模式。
即使电池封装两端的电压达到终止电压，但因为在ESR<内阻>上存在电压降，所以实际的电池电压将低于终止电压。
在恒流充电期间，电池能以接近其终止电压的高电流速率充电，应不会有任何被施加高电压和发生过充电的威险。
经恒流充电后，电池的容量将达到其额定值的约85%。
在恒流周期结束后，充电器切换到恒压周期。
在恒压周期，充电器通过监视充电电流来决定是否结束充电。
当充电电流减小到电池的0.1C以下时充电周期结束。
保护功能包括防止过放电、过充电、过大的充/放电电流以及避免电池被施加高电压。
在电池的充电或放电期间，如果任何参数超过了特定电池设置的限制值，电芯与电池终端之间的连接将断开。
除了电子保护以外，电池还包含机械的二级过流保护器件。
一种聚合物正温度系数(PPTC)过流保护器件被串联在电池封装与电芯终端之间。
当发生过流时，PPTC器件从低阻抗状态转换到高阻抗状态，从而保护了电路。
器件因I2R发热效应产生的热量导致它的温度上升，而上述变化正是器件温度快速增高的结果。
充电周期从插入电源变压器开始。
在这个阶段，一个电流源向电池终端施加50mA电流，同时监视电压。
如果电池两端的电压高于3.0V，表示电池的状况良好，那么恒流充电周期将启动。
电流的幅度是电池容量的函数，这可以参考电池制造商推荐的数值。
典型充电电流是1C，但一些电池需要更低的充电电流。
在恒流周期，电池被充电到容量的80-85 %左右。
在恒流周期结束之后，恒压周期开始启动。
在这个周期，电池的充电电流为I Charger = (V Batt - V cell)/ESR。
在充电过程中，V cell不断升高而充电电流随之下降。
当电流下降到预置的充电结束(EOC) 电流以下时，充电终止。
通常，推荐的EOC电流水平为0.1C、0.15C 和0.2C。
一旦检测到EOC电流，充电周期结束。
在这时，充电器电路关闭2. PDV-705充电线路的特性上图是一个典型的充电示意图，实线代表电流变化，虚线代表电压变化充电程序涓流充电<250MA左右,逐级缓慢增加,约3分钟,给电池适应过程>→恒流充电<约700MA, 充电的主要过程,可完成电池容量额定值的约85%>→恒压充电<设定电压为8.50V,充电电流逐渐减小, 可完成电池容量额定值的约98%>→停止充电<电流小于250MA停止充电, 当充电电流下降到0.1C以下时，可以认为电池已被充满。
因为不主张涓流充电(trickle charg)，所以当充电结束时，充电器必须完全关闭或断开>充电线路方框图输出正极输出负极9V输入→ CMOS开关管→电池<充电> →稳压PWMCPU 保护充电电流/电压解释充电CMOS管受CPU控制完成充电<PWM方式>, 保护IC随时检测电池电压及电流, 过压<4.3V>/过流/过放<2.4V>均会关断串连在电池上的一个CMOS管使电池从线路断开, 电池电压在2.4V~4.3V时2个CMOS管1,2均打开, 使得电池可以充电或放电.保护线路保护IC为精工S-8232过充电保护—防止过高的电压损坏电池或安全隐患, IC参数为4.3V±25MV.测试架上输入4.4V电压到充电板的2个端子上<连接其中一个电池的2个端子,测试时此电池断开>, S-8232检测到4.4V电压会关断串连在电池上的一个CMOS管,从而停止充电.测试时通过一个按键强制打开此CMOS管,此时在电压表上可看到有输出电压, 断开按键, CMOS管会重新关断, 电压表上可看到无输出电压, 说明IC有过压保护.过放电保护—防止过放电损坏电池, IC参数为2.4V±80MV.测试架上输入2.0V电压到充电板的2个端子上<连接其中一个电池的2个端子,测试时此电池断开>,S-8232检测到2.0V电压会关断串连在电池上的另一个CMOS管,从而停止放电.测试时通过一个按键强制打开此CMOS管, 此时在电压表上可看到有输出电压, 断开按键, CMOS管会重新关断, 电压表上可看到无输出电压, 说明IC有过放保护.短路保护—防止短路成品电池输出触片造成电池损坏或安全隐患. 测试架上有一个按键,<按下时在电池输出触片接上一个很小的负载>, 此时电压表上可看到输出电压变为0, 说明IC有过流或短路保护。