工作原理

當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。

一般鋰電池充電電流設定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內部的電化學反應需要時間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會產生泡沫，反而不滿。

對電池來說，正常使用就是放電的過程。鋰電池放電需要注意幾點：

第一，放電電流不能過大，過大的電流導致電池內部發熱，有可能會造成永久性的損害。在手機上，這個倒是沒有問題的，可以不考慮。

第二，絕對不能過放電！鋰電池最怕過放電，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導致電池報廢。好在手機電池內部都已經裝了保護電路，電壓還沒低到損壞電池的程度，保護電路就會起作用，停止放電。從圖上可以看出，電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。

作用機理

鋰離子電池以碳素材料為負極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌（習慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為“搖椅電池”。

化學解析

概述

和所有化學電池一樣，鋰離子電池也由三個部分組成：正極、負極和電解質。電極材料都是鋰離子可以嵌入(插入)/脫嵌(脫插)的。

正極

正極材料：如上文所述，可選的正極材料很多，主流產品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照：

正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。充電時：LiFePO?→ Li1-xFePO?+ xLi+ xe放電時：Li1-xFePO?+ xLi+ xe→LiFePO?

負極

負極材料：多采用石墨。新的研究發現鈦酸鹽可能是更好的材料。負極反應：放電時鋰離子脫插，充電時鋰離子插入。充電時：xLi+ xe+6C→LixC6放電時：LixC6→ xLi+ xe+6C

大體分為以下幾種：

第一種是碳負極材料：實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。[5]

第二種是錫基負極材料：錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態金屬錫的氧化物。沒有商業化產品。

第三種是含鋰過渡金屬氮化物負極材料，沒有商業化產品。

第四種是合金類負極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金，沒有商業化產品。

第五種是納米級負極材料：納米碳管、納米合金材料。

第六種納米材料是納米氧化物材料：目前合肥翔正化學科技有限公司根據2009年鋰電池新能源行業的市場發展最新動向，諸多公司已經開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大的提高鋰電池的沖放電量和充放電次數。

電解質溶液

溶質：常采用鋰鹽，如高氯酸鋰(LiClO4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF?)。溶劑：由于電池的工作電壓遠高于水的分解電壓，因此鋰離子電池常采用有機溶劑，如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。有機溶劑常常在充電時破壞石墨的結構，導致其剝脫，并在其表面形成固體電解質膜(solid electrolyte interphase，SEI)導致電極鈍化。有機溶劑還帶來易燃、易爆等安全性問題。

電池涂碳鋁箔(導電涂層)

涂碳鋁箔在鋰離子電池應用中的優勢

1、抑制電池極化，減少熱效應，提高倍率性能；

2、降低電池內阻，并明顯降低了循環過程的動態內阻增幅；

3、提高一致性，增加電池的循環壽命；

4、提高活性物質與集流體的粘附力，降低極片制造成本；

5、保護集流體不被電解液腐蝕；

6、改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。

導電涂層

利用功能涂層對電池導電基材進行表面處理是一項突破性的技術創新，覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導電石墨和碳包覆粒，均勻、細膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態導電性能，收集活性物質的微電流，從而可以大幅度降低正/負極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力，可減少粘結劑的使用量，進而使電池的整體性能產生顯著的提升。涂層分水性（水劑體系）和油性（有機溶劑體系）兩種類型。

涂碳鋁箔/銅箔的性能優勢

1.顯著提高電池組使用一致性，大幅降低電池組成本。如：

明顯降低電芯動態內阻增幅；

提高電池組的壓差一致性；

延長電池組壽命；

大幅降低電池組成本。

2.提高活性材料和集流體的粘接附著力，降低極片制造成本。如：

改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力；

改善納米級或亞微米級的正極材料和集電極的附著力；

改善鈦酸鋰或其他高容量負極材料和集電極的附著力；

提高極片制成合格率,降低極片制造成本。

3.減小極化，提高倍率和克容量，提升電池性能。如：

部分降低活性材料中粘接劑的比例，提高克容量；

改善活性物質和集流體之間的電接觸；

減少極化，提高功率性能。

4.保護集流體，延長電池使用壽命。如：

防止集流極腐蝕、氧化；

提高集流極表面張力，增強集流極的易涂覆性能；

可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標準箔材。

制作工藝

鋰電池的正極材料有鈷酸鋰LiCoO2、三元材料Ni+Mn+Co、錳酸鋰LiMn2O4加導電劑和粘合劑，涂在鋁箔上形成正極，負極是層狀石墨加導電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上，至今比較先進的負極層狀石墨顆粒已采用納米碳。

1、制漿：用專門的溶劑和粘結劑分別與粉末狀的正負極活性物質混合，經攪拌均勻后，制成漿狀的正負極物質。

2、涂膜：通過自動涂布機將正負極漿料分別均勻地涂覆在金屬箔表面，經自動烘干后自動剪切制成正負極極片。

3、裝配：按正極片—隔膜—負極片—隔膜自上而下的順序經卷繞注入電解液、封口、正負極耳焊接等工藝過程，即完成電池的裝配過程，制成成品電池。

4、化成：將成品電池放置測試柜進行充放電測試，篩選出合格的成品電池，待出廠。