鋰電池串聯(lián)知識(shí)

由于電池在生產(chǎn)過(guò)程中，從涂膜開始到成為成品要經(jīng)過(guò)很多道工序。即使經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)程序，使每組電源的電壓、電阻、容量一致，但使用一段時(shí)間，也會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的差異。如同一位母親生的雙胞胎，剛生下時(shí)可能長(zhǎng)得一模一樣，做為母親都很難分辨。然而，在兩個(gè)孩子不斷成長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這樣或那樣的差異鋰動(dòng)力電池也是這樣。使用一段時(shí)間產(chǎn)生差異后，采用整體電壓控制的方式是難以適用于鋰動(dòng)力電池的，如一個(gè)36V的電池堆，必須用10只電池串聯(lián)。整體的充電控制電壓是42V，而放電控制電壓是26V。用整體電壓控制方式，初始使用階段由于電池一致性特別好，也許不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。在使用一段時(shí)間以后電池內(nèi)阻和電壓產(chǎn)生波動(dòng)，形成不一致的狀態(tài)，（不一致是絕對(duì)的，一致性是相對(duì)的）這種時(shí)候仍然使用整體電壓控制是不能達(dá)到其目的的。例如10只電池放電時(shí)其中兩只電池的電壓在2.8V，四只電池的電壓是3.2V，四只是3.4V，現(xiàn)在的整體電壓是32V，我們讓它繼續(xù)放電一直工作到26V。這樣，那兩只2.8V的電池就低于2.6V處于了過(guò)放狀態(tài)。鋰電池幾次過(guò)放就等于報(bào)廢。反之，用整體電壓控制充電的方式進(jìn)行充電，也會(huì)出現(xiàn)過(guò)充的狀況。比如用上述10只電池當(dāng)時(shí)的電壓狀態(tài)進(jìn)行充電。整體電壓達(dá)到42V時(shí)，那兩只2.8V的電池處于\"饑餓\"的狀態(tài)，而迅速吸收電量，就會(huì)超過(guò)4.2V，而過(guò)充的超過(guò)4.2V的電池，不僅由于電壓過(guò)高產(chǎn)生報(bào)廢，甚至還會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，這就是鋰動(dòng)力電池的特性。

鋰離子電池的額定電壓為3.6V(有的產(chǎn)品為3.7V)。充滿電時(shí)的終止充電電壓與電池陽(yáng)極材料有關(guān)：陽(yáng)極材料為石墨的4.2V；陽(yáng)極材料為焦炭的4.1V。不同陽(yáng)極材料的內(nèi)阻也不同，焦炭陽(yáng)極的內(nèi)阻略大，其放電曲線也略有差別，如圖1所示。一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池?，F(xiàn)在使用的大部分是4.2V的，鋰離子電池的終止放電電壓為2.5V～2.75V(電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同)。低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過(guò)放，過(guò)放對(duì)電池會(huì)有損害。

便攜式電子產(chǎn)品以電池作為電源。隨著便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，各種電池的用量大增，并且開發(fā)出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能堿性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外，還有近年來(lái)開發(fā)的鋰電池。本文主要介紹有關(guān)鋰電池的基本知識(shí)。這包括它的特性、主要參數(shù)、型號(hào)的意義、應(yīng)用范圍及使用注意事項(xiàng)等。

鋰是一種金屬元素，其化學(xué)符號(hào)為L(zhǎng)i(其英文名為lithium)，是一種銀白色、十分柔軟、化學(xué)性能活潑的金屬，在金屬中是最輕的。它除了應(yīng)用于原子能工業(yè)外，可制造特種合金、特種玻璃(電視機(jī)上用的熒光屏玻璃)及鋰電池。在鋰電池中它用作電池的陽(yáng)極。

鋰電池也分成兩大類：不可充電的及可充電的兩類。不可充電的電池稱為一次性電池，它只能將化學(xué)能一次性地轉(zhuǎn)化為電能，不能將電能還原回化學(xué)能(或者還原性能極差)。而可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，在使用時(shí)，再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，它是可逆的，如電能化學(xué)能鋰電池的主要特點(diǎn)。

靈巧型便攜式電子產(chǎn)品要求尺寸孝重量輕，但電池的尺寸及重量與其它電子元器件相比往往是最大的及最重的。例如，想當(dāng)年的“大哥大”是相當(dāng)“粗大、笨重”，而今天的手機(jī)是如此的輕巧。其中電池的改進(jìn)是起了重要作用的：過(guò)去是鎳鎘電池，現(xiàn)在是鋰離子電池。

鋰電池的最大特點(diǎn)是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來(lái)表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時(shí)；kg是千克(重量單位)，L是升(體積單位)。這里舉一個(gè)例來(lái)說(shuō)明：5號(hào)鎳鎘電池的額定電壓為1?2V，其容量為800mAh，則其能量為0?96Wh(1?2V×0?8Ah)。同樣尺寸的5號(hào)鋰－二氧化錳電池的額定電壓為3V，其容量為1200mAh，則其能量為3?6Wh。這兩種電池的體積是相同的，則鋰－二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的375倍!

一節(jié)5號(hào)鎳鎘電池約重23g，而一節(jié)5號(hào)鋰－二氧化錳電池約重18g。一節(jié)鋰－二氧化錳電池為3V，而兩節(jié)鎳鎘電池才2?4V。所以采用鋰電池時(shí)電池?cái)?shù)量少(使便攜式電子產(chǎn)品體積減孝重量減輕)，并且電池的工作壽命長(zhǎng)。

另外，鋰電池具有放電電壓穩(wěn)定、工作溫度范圍寬、自放電率低、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)及無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)。

鋰電池的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，所以目前尚不能普遍應(yīng)用，主要應(yīng)用于掌上計(jì)算機(jī)、pDA、通信設(shè)備、照相機(jī)、衛(wèi)星、特種、特種、儀器等。隨著技術(shù)的發(fā)展、工藝的改進(jìn)及生產(chǎn)量的增加，鋰電池的價(jià)格將會(huì)不斷地下降，應(yīng)用上也會(huì)更普遍。

不可充電的鋰電池

不可充電的鋰電池有多種，目前常用的有鋰－二氧化錳電池、鋰—亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池。本文僅介紹前兩種最常用的。

1、鋰－二氧化錳電池(Li?MnO2)

鋰－二氧化錳電池是一種以鋰為陽(yáng)極、以二氧化錳為陰極，并采用有機(jī)電解液的一次性電池。該電池的主要特點(diǎn)是電池電壓高，額定電壓為3V(是一般堿性電池的2倍)；終止放電電壓為2V；比能量大(見上面舉的例子)；放電電壓穩(wěn)定可靠；有較好的儲(chǔ)存性能(儲(chǔ)存時(shí)間3年以上)、自放電率低(年自放電率≤2％)；工作溫度范圍－20℃～＋60℃。

該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求，它有長(zhǎng)方形、圓柱形及紐扣形(扣式)。圓柱形的也有不同的直徑及高度尺寸。這里列舉大家較熟悉的1＃(尺寸代碼D)、2＃(尺寸代碼C)及5＃(尺寸代碼AA)電池的主要參數(shù)。

CR表示為圓柱形鋰－二氧化錳電池；五位數(shù)字中，前兩位表示電池的直徑,后三位表示帶一位小數(shù)的高度。例如，CR14505，其直徑為14mm，高度為50?5mm(這種型號(hào)是通用的)。

這里要指出的是不同工廠生產(chǎn)的同型號(hào)的電池其參數(shù)可能有些差別。另外，標(biāo)準(zhǔn)放電電流值是較小的，實(shí)際放電電流可以大于標(biāo)準(zhǔn)放電電流，并且連續(xù)放電及脈沖放電的允許放電電流也不同，由電池廠提供有關(guān)數(shù)據(jù)。例如，力興電源公司生產(chǎn)的CR14505給出最大連續(xù)放電電流為1000mA，最大脈沖放電電流可達(dá)2500mA。

照相機(jī)中用的鋰電池多半是鋰－二氧化錳電池。這里將照相機(jī)中常用的鋰－二氧化錳電池列入表2，供參考。

紐扣式(扣式)電池尺寸較小，其直徑為12?5～24?5mm，高度為1?6～5?0mm。幾種較常用的扣式電池如表3所示。

CR為圓柱形鋰－二氧化錳電池，后四位數(shù)字中前兩位為電池的直徑尺寸，后兩位為帶小數(shù)點(diǎn)的高度尺寸。例如，CR1220的直徑為12?5mm(不包括小數(shù)點(diǎn)后的數(shù))，其高度為2?0mm。這種型號(hào)表示方法是國(guó)際通用的。

這種扣式電池常用于時(shí)鐘、計(jì)算器、電子記事本、照相機(jī)、助聽器、電子游戲機(jī)、IC卡、備用電源等。

2、鋰－亞硫酰氯電池(Li?SOCl2)

鋰－亞硫酰氯電池是比能量最高的一種，目前可達(dá)到500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的額定電壓是3?6V，以中等電流放電時(shí)具有極其平坦的3?4V放電特性(可在90％容量范圍內(nèi)平坦地放電，保持不大的變化)。電池可以在－40℃～＋85℃范圍內(nèi)工作，但在－40℃時(shí)的容量約為常溫容量的50％。自放電率低(年自放電率≤1％)、儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)達(dá)10年以上。

以1＃(尺寸代碼D)鎳鎘電池與1＃鋰－亞硫酰氯電池的比能量作一個(gè)比較：1＃鎳鎘電池的額定電壓為1?2V，容量為5000mAh；1＃鋰－亞硫酰氯的額定電壓為3?6V，容量為10000mAh，則后者的比能量比前者大6倍!

應(yīng)用注意事項(xiàng)

上述兩種鋰電池是一次性電池，不可充電(充電時(shí)有危險(xiǎn)!)；電池正負(fù)極之間不可短路；不可以過(guò)大電流放電(超過(guò)最大放電電流放電)；電池使用至終止放電電壓時(shí)，應(yīng)從電子產(chǎn)品中及時(shí)取出；用完的電池不可擠壓、焚燒及拆卸；不可超過(guò)規(guī)定溫度范圍使用。

由于鋰電池的電壓高于普通電池或鎳鎘電池，使用時(shí)不要搞錯(cuò)以免損壞電路。通過(guò)熟悉型號(hào)中的CR、ER就可以知道它的種類及額定電壓。在購(gòu)買新電池時(shí)，一定要按原來(lái)的型號(hào)來(lái)買，否則會(huì)影響電子產(chǎn)品性能。