锂离子电池工作原理与生产工艺

       我们生活中常用到的手机和笔记本电脑中的电池都是锂离子电池，但是一般都不会去触碰到它，所以大家对锂离子电池真正了解的很少，那么锂离子电池工作原理与生产工艺、优缺点到底有哪些呢？

　　锂离子电池工作原理

　　下面讲讲锂离子电池的工作原理，下图比较容易让人理解锂离子电池的原理。

　　我们按照使用的习惯，根据充放电时的电压差区分正极(+)和负极(-)，这里不讲阳极和阴极，费时费力。上图中，电池的正极材料是钴酸锂(LiCoO2)，负极材料是石墨(C)。

　　充电的时候，在外加电场的影响下，正极材料LiCoO2分子里面的锂元素脱离出来，变成带正电荷的锂离子(Li+)，在电场力的作用下，从正极移动到负极，与负极的碳原子发生化学反应，生成LiC6，于是从正极跑出来的锂离子就很“稳定”的嵌入到负极的石墨层状结构当中。从正极跑出来转移到负极的锂离子越多，这个电池可以存储的能量就越多。

　　放电的时候刚好相反，内部电场转向，锂离子(Li+)从负极脱离出来，顺着电场的方向，又跑回到正极，重新变成钴酸锂分子(LiCoO2)。从负极跑出来转移到正极的锂离子越多，这个电池可以释放的能量就越多。

　　在每一次充放电循环过程中，锂离子(Li+)充当了电能的搬运载体，周而复始的从正极→负极→正极来回的移动，与正、负极材料发生化学反应，将化学能和电能相互转换，实现了电荷的转移，这就是“锂离子电池”的基本原理。由于电解质、隔离膜等都是电子的绝缘体，所以这个循环过程中，并没有电子在正负极之间的来回移动，它们只参与电极的化学反应。

　　锂离子电池生产工艺步骤

　　1、首先要对每块电池内部的极板称重、以及极板配组。每一集群的容量要相等，否则容量小的那组因容量小会提前充满电，那么容量大的电池组还没有充满，电池的端电压较低，总电压没有到充满的终止电压仍在继续充电，造成容量小的一组就形成过充电，如果要是在电池放电时，容量小的那组就提前电量就没有了，其他的电池端电压较高，电池的总电压没有电动助力的终止保护电压，放电还在继续然而就造成了电池过放电。

　　电池过充电和过放电以及充电不及时都会影响电池的使用寿命，然而电池小的那组电池容量进一步下降，电池的容量的下降进一步使该组过充电与过放电，如此循环造成了电池容量很快减小而报废。

　　2、在称重前极板的处理。在极板称重前要清楚板删生产中多余的前边，毛刺、在涂膏时多余的活性物质，如果不干净的话会造成电池极板的短路即电池自放电。要用极板刷耳机将极板上的多余杂质刷干净便于焊接，以防造成虚焊、假焊。要将极板有凹凸不平的，脱粉严重的、极板有洞的，挑选出来。

　　3、极板怎么称重。在极板称重配组时，要先称出一部分极板按重量的不同依次排放在工作台上，比并标出重量，然后在称没有称重的极板在称重仪上称出每片极板的重量，根据称出的极板的重量与放在工作台上的极板放置在一起，这样就免去了一些麻烦。(正极板或者负极板每组的重量差越小越好，10～14AH的误差每组不要超过1克，17～20AH的误差每组不要超过2克。

　　4、称重后的极板按照规定进行重量配组，配好组后进行包板，隔板的材质通用微孔橡胶、玻璃纤维，在包时要注意隔板的清洁，要将极板放在隔板的中间，要是极板的位置对准，放在极板盒里。双片包正板，用很薄的隔板片在一起只将正极板抱起来，不要包负极板，这样可以避免单片隔板缺陷所造成的短路。单片包板，用隔板只对正极板进行包装不包负极板放在包板盒里面即可，方便简单。

　　5、铅件有铅焊条和极柱，有专用的模具浇铸而成。一般在450℃左右，温度过高铅氧化严重，铅件因收缩严重造成裂纹，不允许使用铁器敲打模具。做出来的铅件要尽量保证四周无刺边，如果要是有的话，要进行修剪。

　　锂离子电池特点

　　1、绿色环保电池迅猛发展，包括锂离子蓄电池、氢镍电池等；

　　2、一次电池向蓄电池转化，这符合可持续发展战略；

　　3、电池进一步向小、轻、薄方向发展。

　　锂离子电池优缺点

　　优点

　　锂离子电池：锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点，因而得到了普遍应用——现在的许多数码设备都采用了锂离子电池作电源，尽管其价格相对来说比较昂贵。锂离子电池的能量密度很高，它的容量是同重量的镍氢电池的1.5~2倍，而且具有很低的自放电率。此外，锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因。

　　另外请注意锂电池外部一般标有英文7.2Vlithiumion battery（锂电池）或7.2V lithium secondary battery（锂二次电池）、7.2V lithiumion rechargeable battery（充电锂电池），所以用户在购买电池时一定要看清电池块外表的标志，防止因为没有看清电池类型而将镉镍、氢镍电池误认为锂电池。

　　无记忆效应大大方便了手机用户，用户不必在每次充电时都先放电再充电，而可以随心所欲的随时对手机充电。

　　缺点

　　锂电池的缺点是价格昂贵，所以目前尚不能普遍应用，主要应用于掌上计算机、PDA、通信设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加，锂电池的价格将会不断地下降，应用上也会更普遍。

　　由于锂离子电池是属于重金属中的一种，所以我们在使用过后一定要进行回收，不要随意乱扔，否则会导致环境受到污染。长期贮存时也要保持在50%放电态，低温干燥环境下存放，远离热源，不要置于阳光直射的地方。