1鋰離子電池的充放電原理

目前鋰離子電池公認(rèn)的基本原理是所謂的"搖椅理論"。鋰離子電池的充放電不是通過傳統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移，而是通過鋰離子在層狀物質(zhì)的晶體中的出入，發(fā)生能量變化。在正常充放電情況下，鋰離子的出入一般只引起層間距的變化，而不會(huì)引起晶體結(jié)構(gòu)的破壞，因此從充放電反映來講，鋰離子電池是一種理想的可逆電池。在充放電時(shí)鋰離子在電池正負(fù)極往返出入，正像搖椅相同在正負(fù)極間搖來搖去，故有人將鋰離子電池形象稱為搖椅池。

電池由正極鋰化合物、中間的電解質(zhì)膜及負(fù)極碳組成。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從正極中脫嵌，在負(fù)極中嵌入，放電時(shí)反之。一般采用嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。做為負(fù)極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnO2、錫復(fù)合氧化物SnBxPyOz等。

2鋰離子電池充放電對壽命的影響

鋰離子電池每一個(gè)充電放電過程，稱為一個(gè)充電循環(huán)。鋰離子電池從工作開始，每個(gè)循環(huán)后的容量都會(huì)出現(xiàn)輕微下降，這是由電池的電極材料的性質(zhì)決定的。

按照國家標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)容量下降到額定容量的60%時(shí)，即認(rèn)為電池壽命結(jié)束。通常鋰離子電池壽命不小于500次循環(huán)，就是指500次充電循環(huán)后，容量不小于額定容量的60%。依一般的電池使用三天一充。這樣電池的壽命應(yīng)在4年。鋰離子電池的最佳使用環(huán)境溫度在10℃30℃之間，在這個(gè)范圍內(nèi)使用，對手機(jī)電池的工作性能和使用壽命都比較好，在過冷或過熱的環(huán)境中使用，都不利于手機(jī)電池發(fā)揮出最大效能，不會(huì)達(dá)到最長的通話或待機(jī)時(shí)間。盡量防止手機(jī)在0℃以下和40℃以上使用，在這個(gè)環(huán)境溫度下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)手機(jī)待機(jī)時(shí)間明顯縮短，電池電量下降很快，長期這樣使用，電池的壽命也會(huì)大大縮短。同理，在給鋰離子電池充電時(shí)，環(huán)境溫度也不宜過高或過低。溫度過低會(huì)導(dǎo)致充電時(shí)間延長；溫度過高影響電池的使用壽命。

超常時(shí)間充電和完全用空電量會(huì)造成過度充電和過度放電，將對鋰離子電池的正負(fù)極造成永久的損壞，從分子層面看，過度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，過度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去，而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來。

這也是鋰離子電池為何通常配有充放電的控制電路的原因。鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。這些數(shù)值在使用中會(huì)逐漸變化。使用說明中的"使用一個(gè)月左右應(yīng)該全充放一次"的做法重要的用途應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹担沟秒姵氐某潆娍刂坪蜆?biāo)稱容量吻合電池的實(shí)際情況。