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一. 定义
锂离子电池是一种可充电电池，其工作原理主要依靠锂离子（Li⁺）在正极和负极之间可逆地嵌入和脱出。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间来回穿梭，因此被形象地称为“摇椅电池”。
二. 工作原理
1. 放电过程（使用电池时）
1）负极： 锂原子在负极材料（如石墨）中失去电子，被氧化成锂离子（Li⁺），电子（e⁻）通过外部电路流向正极，从而产生电流。
2）正极： 锂离子（Li⁺）通过电解液穿过隔膜移动到正极。同时，到达正极的电子（e⁻）与正极材料（如LiCoO₂）和锂离子结合。
3）能量转换： 化学能 → 电能。
2. 充电过程（给电池充电时）
外部电源施加电压，迫使过程逆转。
1）正极： 锂离子（Li⁺）从正极材料中脱出，失去电子。
2）负极： 锂离子（Li⁺）通过电解液穿过隔膜移动到负极，并嵌入到负极材料中，同时获得电子。
3）能量转换： 电能 → 化学能。
三. 关键组成部分
1. 正极（阴极）
1）作用： 提供锂源，决定电池的电压和容量。
2）常见材料： 钴酸锂（LCO）、磷酸铁锂（LFP）、三元材料（NMC、NCA）、锰酸锂（LMO）。
2. 负极（阳极）
1）作用： 储存和释放锂离子。
2）常见材料： 主要是石墨。硅碳复合材料是未来发展方向，容量更高。
3. 电解液
1）作用： 在正负极之间传导锂离子，是离子流动的介质。
2）成分： 锂盐（如LiPF₆）溶解在有机溶剂中。
4. 隔膜
1）作用： 物理隔离正极和负极，防止短路；同时其微孔允许锂离子自由通过。
2）要求： 具有微孔结构、化学稳定性好、在高温下能闭孔以增加安全性。
5. 外壳
作用： 封装电池内部组件，提供保护。主要有钢壳/铝壳（圆柱、方形）和铝塑膜（软包）等形式。
四. 主要性能参数
1. 容量
1）单位： 安时（Ah）或毫安时（mAh）。
2）含义： 电池在一定条件下放出的电量。例如，4000mAh意味着可以以4000mA的电流持续放电1小时。
2. 电压
1）工作电压： 电池正常工作时的电压范围，通常单节锂离子电池在3.0V~4.2V之间。
2）额定电压： 标称电压，通常为3.6V或3.7V。
3. 能量密度
1）单位： 瓦时/千克（Wh/kg）或瓦时/升（Wh/L）。
2）含义： 单位重量或单位体积所能储存的能量。这是衡量电池续航能力的关键指标。
4. 功率密度
1）单位： 瓦/千克（W/kg）。
2）含义： 单位重量所能输出的功率。代表电池的充放电速率，影响加速性能和快充能力。
5. 内阻
含义： 电池内部对电流的阻碍。内阻越小，电池充放电效率越高，发热越小。
6. 循环寿命
含义： 电池在容量衰减到额定容量的80%之前，可以完成的完整充放电循环次数。
7. C-rate（充放电倍率）
含义： 表示充放电电流大小的相对值。1C表示用1小时的电流将电池充满或放光。例如，对于一颗2Ah的电池，1C就是2A，0.5C就是1A。
五. 常见类型（按正极材料分类）
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六. 优点与缺点
1. 优点
1）高能量密度： 在可充电电池中位居前列，续航能力强。
2）高电压： 单节电压高，约为3.7V，是镍镉/镍氢电池的3倍。
3）低自放电： 月自放电率约2~5%，远低于镍氢电池。
4）无记忆效应： 可以随时充电，无需放空再充。
5）循环寿命长： 通常可达数百至数千次。
6）环保： 不含铅、镉等有毒重金属。
2. 缺点
1）成本较高： 尤其是含钴的正极材料。
2）安全性风险： 在过充、过放、短路、高温或物理损伤时，有热失控风险，可能导致起火或爆炸。
3）需要保护电路： 必须配备复杂的电池管理系统来确保安全运行。
4）性能衰减： 容量会随着时间和使用循环而不可逆地下降。
七. 安全使用与注意事项
1. 禁止物理损坏
避免刺穿、挤压、弯曲电池。
2. 防止电滥用
1）避免过充过放： 使用原装或合格的充电器，电池管理系统会切断电路保护。
2）避免短路： 不要将金属物体同时接触正负极。
3. 控制温度
1）避免高温： 不要在高温环境下使用或存放（如烈日下的汽车内）。
2）避免低温充电： 低温下充电容易在负极析出金属锂，引发短路。
4. 使用原装配件
使用合格的充电器、数据线和电池。
5. 正确存放
长期不用时，保持电量在40%-60%左右，并存放在阴凉干燥处。
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