鋰離子電池按形狀分,，有兩種：方形和圓柱形。

手機(jī)里的是方形的,，筆記本里的一般是圓柱形的,。。,。

什么？筆記本電池是圓柱形的，沒(méi)錯(cuò),，請(qǐng)看：

上周末我跟我?guī)煹馨阉墓P記本電池拆了,，暴力拆的。,。,。他說(shuō)這個(gè)電池用不到15分鐘了已經(jīng)。,。,。
很清楚的看到，六芯電池,，三串兩并,，每節(jié)電池標(biāo)稱容量2200mAh。
串聯(lián)可以增加電壓,，并聯(lián)增加容量,。
所以三串兩并電壓就是3.7×3=11.1V，容量就是2200mAh×2=4400mAh

這是拆開(kāi)的電芯,，松下CGR18650CG型,。
18650是這種電池的標(biāo)號(hào)，意思是18m粗,，65mm長(zhǎng),。

2011-5-10 20:19 上傳

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看到電池上有噴碼B，位置不同,，極有可能是電池分選后噴上的,。
B級(jí)電芯在容量、內(nèi)阻一致性方面比A級(jí)電芯差,，而一致性較差的電芯,，組成電池組時(shí)，問(wèn)題比較多,。尤其是當(dāng)某一兩節(jié)電池容量C下降或內(nèi)阻升高后,，有可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)放過(guò)充現(xiàn)像，加重電池老化,，造成整個(gè)電池包可用容量的降低,。具體可以看參考文獻(xiàn)【1】

我判斷這幾個(gè)電池肯定出現(xiàn)了很明顯的不一致現(xiàn)象。

我們實(shí)驗(yàn)室有充放電儀和電化學(xué)工作站,，可以測(cè)定電池的充放電特性和阻抗特性,。

2011-5-10 20:23 上傳

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先說(shuō)這些電池的放電特性，看圖：

2011-5-10 20:24 上傳

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設(shè)定3.0V為放電終點(diǎn),，可以看到只有三節(jié)電池的放電容量C超過(guò)了1500,，有兩節(jié)甚至只有1000，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)稱2200mAh了。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在常溫下做的,，大約20攝氏度,，放電電流為200mA。

可用容量C其實(shí)跟放電電流和溫度有一定關(guān)系,！
下圖是三洋大紅袍的官方手冊(cè)中給出的曲線,，一般說(shuō)來(lái)，放電電流越大,、溫度越低,，能放出來(lái)的容量就越少。
前者是因?yàn)閮?nèi)阻影響,，這個(gè)后述,；溫度影響了電池內(nèi)反應(yīng)的速度和程度，使得電池反應(yīng)放電減少,，這個(gè)比較好理解,。

2011-5-10 20:32 上傳

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在寒冷地區(qū)，比如我所在的哈爾濱,，冬季室外零下20度很正常,，大家普遍有感覺(jué)，即室外使用相機(jī)很快就沒(méi)電了,，就是這個(gè)原因,。
另外，長(zhǎng)時(shí)間低溫下放電,，對(duì)電池壽命會(huì)有一定的影響,。

說(shuō)到內(nèi)阻，玩手電的同學(xué)肯定都懂：一定要選內(nèi)阻小的電池,。,。。
其實(shí)廠家在設(shè)計(jì)電池時(shí),，有兩種方案：一種是大容量型,，這種電池內(nèi)阻較大（60-80毫歐），容量一般在2000mAh以上,，甚至接近3000mAh,，市場(chǎng)上有超過(guò)3000的，不要買(mǎi),，都假的,，能放出來(lái)2000就算你運(yùn)氣好；另一種是高倍率型,，這種電池可以大電流放電,，內(nèi)阻很小,，20毫歐以內(nèi)。CREE手電放電電流能達(dá)到1A,，你會(huì)發(fā)現(xiàn)用大容量電池可能不那么亮,，但是放電時(shí)間長(zhǎng)，用高倍率電池很亮,，但是時(shí)間短。,。,。
這兩者猶如魚(yú)與熊掌，不可兼得,。

中學(xué)里我們學(xué)到,，電池的實(shí)際模型應(yīng)該如下圖，即一個(gè)電壓源串聯(lián)一個(gè)內(nèi)阻Re,。

2011-5-10 20:41 上傳

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那個(gè)E就是開(kāi)路電壓,，電池放電時(shí)，輸出電壓U=E-I×Re,，電池充電時(shí),，U=E+Re×I。
我們只討論放電情況,。
如果這個(gè)內(nèi)阻很大,，那么在大電流放電時(shí)，電池的壓降就會(huì)非常明顯,，一旦輸出電壓U低于保護(hù)電壓,，電池就會(huì)停止放電，此時(shí)放出的電量是小于電池可用電量C的,，這種情況很不好解決,，大多數(shù)電池壽命終結(jié)都是因?yàn)閮?nèi)阻過(guò)大導(dǎo)致的。

而這個(gè)內(nèi)阻,，跟soc和循環(huán)次數(shù)N都有直接關(guān)系,，一般認(rèn)為，soc越大,，內(nèi)阻越小,，N越大，內(nèi)阻越大,。
所以有學(xué)者試圖通過(guò)研究電池的內(nèi)阻特性來(lái)預(yù)測(cè)和判斷電池的壽命健康狀態(tài),。

實(shí)際上，電池的內(nèi)阻成分比較復(fù)雜,，不能用一個(gè)電阻就表示,，相關(guān)研究大家可以看參考文獻(xiàn)【2】,。

下圖為Randles等效電路模型，這是一種最簡(jiǎn)單的電池阻抗模型,。

2011-5-10 20:48 上傳

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其中有多個(gè)電阻和一個(gè)電容,，分別代表了電池電極過(guò)程中的溶液內(nèi)阻、傳荷,、雙電層和擴(kuò)散現(xiàn)象,，這些等效元件的值跟電池soc和壽命都有關(guān)系。

因?yàn)橛袀€(gè)電容,，所以這個(gè)電路的阻抗值就是個(gè)復(fù)數(shù),，而且跟工作電流的頻率有一定關(guān)系，不同頻率下電池等效電路的響應(yīng),，稱為阻抗譜,，從阻抗譜中可以解算出等效元件的參數(shù)，來(lái)表征電池壽命情況,。

于是我用電化學(xué)工作站對(duì)那六個(gè)電芯進(jìn)行了測(cè)試,，阻抗譜如圖：

2011-5-10 20:52 上傳

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圖形越偏向左下角，阻抗越小,。
結(jié)合前面那個(gè)放電容量的曲線,，可以很清楚的看到，容量越低的電池,，阻抗越大,，而且這個(gè)趨勢(shì)非常明顯，區(qū)分度非常高,。

美國(guó)航空航天局（NASA）阿姆斯（Ames）實(shí)驗(yàn)室的Goebel教授正是利用了這一特性,，結(jié)合粒子濾波技術(shù)，對(duì)電池壽命預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究,，取得了一定成果,，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)【3】

總結(jié)一下，電池單次放電的soc情況和電池的壽命soh是兩個(gè)不同的概念,。
單次放電過(guò)程中,，隨著soc的下降，電池電壓U越來(lái)越低,，內(nèi)阻越來(lái)越大,，這個(gè)過(guò)程是可逆的，充電即可恢復(fù),。
在電池整個(gè)壽命周期內(nèi),，隨著循環(huán)次數(shù)N的增加，電池的可用容量越來(lái)越少,，soh的值越來(lái)越小,，內(nèi)阻越來(lái)越大,，這個(gè)過(guò)程不可逆。
再說(shuō)充電,，鋰電池推薦的充電制度為先恒流在恒壓,。
恒流階段，電池電壓隨充入的電量而增加,，一直到4.2V保護(hù)電壓為止,，轉(zhuǎn)入恒壓充電模式。
恒壓充電階段,，電壓恒定在4.2V,，電流越來(lái)越小，到設(shè)定的截止電流為止,，一般設(shè)定為0.02C，1800mAh的電池就是36mA,。
三洋大紅袍的充電曲線如圖所示：




看電池等效模型,，由于內(nèi)阻的存在，充電是電池電壓U=E+Re×I,，當(dāng)電流較大或者內(nèi)阻較大時(shí),，實(shí)際充入電池的電量，并不是充入電流隨時(shí)間的積分值,。當(dāng)U=4.2V限制電壓時(shí),，實(shí)際并未充滿，也就是80%左右,，而且充電電流越大,，充的越少。
這就是為什么用直沖充電,，感覺(jué)不如用電腦usb充電來(lái)的實(shí)在,，因?yàn)榍罢叩碾娏鬏^大。

到此,，介紹了一些鋰電池相關(guān)的知識(shí),，說(shuō)的不系統(tǒng)，也比較亂,，希望大家能多多向我提問(wèn),，討論起來(lái)對(duì)我也是個(gè)促進(jìn)學(xué)習(xí)的過(guò)程。,。,。
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簡(jiǎn)單介紹下鋰電池充電的知識(shí)

網(wǎng)上各種充放電指南，大多數(shù)不靠譜,，前些日子在cnBeta上看到個(gè)非?？孔V的,，找不到了，我用自己的話講一講吧,。

1,，只要用，電池就會(huì)老化,，就會(huì)壞,，只是個(gè)時(shí)間問(wèn)題，通過(guò)1樓中循環(huán)次數(shù)的定義就可以知道,。
2,，千萬(wàn)不要過(guò)充電，過(guò)充是引起爆炸起火的一個(gè)主要原因,，這個(gè)下一樓單獨(dú)敘述,。
3，不要過(guò)放電,，對(duì)電池壽命損傷很大,。
4，一般設(shè)備里,，都有保護(hù)芯片,，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)充過(guò)放的現(xiàn)象，所以2,、3兩條您可以忽略,。前些日子實(shí)驗(yàn)室里不小心把一節(jié)鋰電池放電到了2.3V，充好了接著用,，問(wèn)題還沒(méi)發(fā)現(xiàn),。
5，最好用直充,，盡量避免用座充,，尤其是山寨國(guó)產(chǎn)座充，可能會(huì)有過(guò)充現(xiàn)象,。
6,，電池最佳循環(huán)方案是：盡量淺的充放電深度，換句話說(shuō)就是“少食多次”,。
7,，盡量不要再過(guò)高或者過(guò)低的溫度下使用電池。18650型鋰電手冊(cè)推薦的放電溫度為-20～60攝氏度,。
8,，筆記本電池中有很成熟的管理芯片，不會(huì)有過(guò)分循環(huán)問(wèn)題,，所以沒(méi)事就插在電腦上吧,，電腦都用壞了還留這個(gè)新電池,，您怎么想的？  另,，筆記本電池本來(lái)就是個(gè)后備電源,，突然停電什么的，要是把電腦閃壞了,，哪兒頭合適呢,？
9，鋰電池是個(gè)消耗品,，壞了就換,，但是不要亂扔，里面有貴重金屬,，可以回收,。
10，根本不存在前三次激活的問(wèn)題,，但是據(jù)我實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),，新電池化成之后，循環(huán)個(gè)三四次之后,，可以達(dá)到最大容量，標(biāo)稱1800mAh的力神電池,，第4次循環(huán)之后,，普遍超過(guò)這個(gè)值，有的甚至達(dá)到了1900mAh,。
11,，您想，誰(shuí)最想您的電池壞掉然后換新的,？沒(méi)錯(cuò),，電池生產(chǎn)商，所以我懷疑那些謠言都是他們散出來(lái)的,，不是他們不了解電池,，而是他們太了解電池。,。,。

12，還沒(méi)想出來(lái),，您問(wèn)吧,。。,。


好久不寫(xiě)類(lèi)似科普文,，語(yǔ)言都有點(diǎn)匱乏了,。。,。

這一樓主要討論一些鋰離子電池安全性的問(wèn)題,，我想這也是大家比較關(guān)心的。

鋰電池會(huì)起火爆炸,，這個(gè)誰(shuí)都知道,，我們也經(jīng)常從媒體上看到類(lèi)似的報(bào)道，有的事件后果還挺嚴(yán)重,，造成了人身和財(cái)產(chǎn)損失,。
從使用者角度來(lái)說(shuō)，造成電池起火爆炸的主要因素就是過(guò)充和短路,。
前者比較好理解,，就是充電容量大于電池本身的容量，此時(shí)電池電壓升高,，反應(yīng)生成不穩(wěn)定的物質(zhì),，甚至放出氧氣，電池內(nèi)的電解液和活性物質(zhì)溫度升高,，壓力增大,，出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象。詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)【4】

圓柱形鋰離子電池的結(jié)構(gòu)大致如下圖所示,，內(nèi)部是纏繞式的,，一層負(fù)極材料，一層隔膜,，一層正極材料,。。,。
頂部帶有防爆閥,，這個(gè)圖中沒(méi)畫(huà)出。

為了防止爆炸,，電池設(shè)計(jì)者使用了防爆性能較好的電解液,，并且采用了防爆閥，如下圖所示：

這是18650型電池的正極帽部分,，當(dāng)電池內(nèi)部壓力升高,，那個(gè)半球面膜就會(huì)被頂開(kāi)，此時(shí)電池與外電路開(kāi)路,，沒(méi)有了電流,，強(qiáng)制停止了電池反應(yīng)。如果電池內(nèi)壓繼續(xù)增大，電解液就會(huì)從防爆閥上的開(kāi)口處噴涌而出,，不至于造成整個(gè)電池的炸裂,。

但是，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),，在斷開(kāi)電路之后,，電池還有可能繼續(xù)反應(yīng)，溫度持續(xù)升高,，進(jìn)入了一種不可控的狀態(tài),，我們稱之為“熱失控”。如圖所示：

可見(jiàn)過(guò)充到4.6V之后,，電壓急劇上升,。溫度隨之爆漲，超過(guò)手冊(cè)規(guī)定的60攝氏度,，并且一路飆升,，直至爆炸。

熱失控的主要因素就是電池內(nèi)部短路,，短路的原因有多種,。
過(guò)充導(dǎo)致電池發(fā)熱，高溫?zé)父裟ぃ≒E或PP材料的,，140度就差不多了）,，造成內(nèi)短路，這個(gè)是熱失控中最為常見(jiàn)的類(lèi)型,。

另外,，擠壓、針刺等物理?yè)p傷也有可能造成電池內(nèi)短路,，后果就是發(fā)熱——燒穿隔膜——熱失控,。
這類(lèi)問(wèn)題可以詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)【5】和【6】

一般說(shuō)來(lái),，電池在出現(xiàn)安全問(wèn)題之前,，一個(gè)最顯著的特征就是發(fā)熱，而且是不可控的發(fā)熱,。
正常情況下,，只要電池在工作，電流就會(huì)在內(nèi)阻上發(fā)熱,，發(fā)熱功率p=I^2×R×t,，焦耳定律。
這個(gè)發(fā)熱率不太大的時(shí)候,，可以通過(guò)電池外殼的熱輻射和熱對(duì)流散熱,，散熱率也是可以計(jì)算的。

若散熱率大于發(fā)熱率，此時(shí)電池溫度會(huì)下降,，這個(gè)很安全,。
當(dāng)發(fā)熱率大于散熱率的時(shí)候，大家就要小心了,，此時(shí)電池上會(huì)有熱量**,，電池溫度升高，反應(yīng)愈加劇烈,。
此時(shí)您最好停止電池的工作,，等散熱完畢，溫度降下來(lái)再用,。

我有個(gè)比較老的筆記本,，電池也不太行了，充電的時(shí)候,，由于充電電流很大,，筆記本電池非常燙，甚至到了燙手的地步,，這時(shí)筆記本會(huì)自動(dòng)停止充電,，等溫度降下來(lái)后才繼續(xù)，這是由于筆記本電池包中帶有溫度傳感器,，管理芯片中有相應(yīng)的溫度保護(hù)程序,，所以不至于發(fā)生嚴(yán)重的后果。如果這個(gè)溫度傳感器出了問(wèn)題,，大家可能就會(huì)在報(bào)紙或電視上看到一起嚴(yán)重的筆記本電池爆炸事故,。。,。

說(shuō)到筆記本電池組,。。,。這個(gè)是個(gè)很成熟的電池管理系統(tǒng),，見(jiàn)下圖【7】：

電池組（尤其是電動(dòng)車(chē)用電池組）的安全問(wèn)題，一直是相關(guān)科研人員研究的重點(diǎn),。

另外,，不同的電池材料的抗高溫性能也不同，目前最新的鋰離子聚合物電池,，其電解液不是液態(tài)的,，而是類(lèi)似果凍的膠狀體，此類(lèi)電池很難發(fā)生起火爆炸,，甚至連針刺擠壓這種物理?yè)p傷,，都很難造成安全問(wèn)題,。

未來(lái)鋰電池安全的發(fā)展趨勢(shì)就是：電解液呈膠狀甚至固態(tài)，電池受到物理?yè)p害不出問(wèn)題,，甚至被子彈擊穿,、被切割也只是損失了一部分容量，對(duì)于電壓和放電性能等沒(méi)有影響,。

對(duì)于我們普通用戶來(lái)說(shuō),，大可不必關(guān)心電池爆炸的問(wèn)題，碰到這個(gè)事的概率微乎其微,，恐怕比出門(mén)被車(chē)撞傷的概率都低,。
這主要是因?yàn)槲覀兪褂玫碾姵兀紟в斜Ｗo(hù)板,，保護(hù)板的作用就是限定最大放電電流和上下限電壓,，并且根據(jù)溫度情況決定電池是否工作。筆記本就不說(shuō)了,，手機(jī)電池至少有三個(gè)輸出觸點(diǎn),，其中兩個(gè)是正負(fù)極，另一個(gè)就是溫度輸出,，通過(guò)這個(gè)接口將電池包溫度傳給手機(jī),，當(dāng)溫度超過(guò)一定的值，手機(jī)就會(huì)過(guò)熱保護(hù)（還記得火烤iPhone么,？）,。



目前報(bào)道的電池爆炸問(wèn)題，我個(gè)人分析主要有以下幾個(gè)原因：
1,，物理?yè)p傷,，就是擠壓針刺什么的，把電池弄的內(nèi)短路了,，這個(gè)完全控制不住,。
2，使用環(huán)境過(guò)熱,，比如有個(gè)報(bào)道說(shuō)某廚師的手機(jī)電池,，在褲兜里炸了，原因就是他褲兜部分靠近灶臺(tái),，長(zhǎng)時(shí)間熱量累積導(dǎo)致電池過(guò)熱,。
3,，電池管理有問(wèn)題,，一般就是保護(hù)板的問(wèn)題，造成電池過(guò)充爆炸,。這類(lèi)報(bào)道比較普遍,，就是說(shuō)充電給充炸了的。尤其是一些山寨萬(wàn)能充，為了省成本,，電路非常簡(jiǎn)單,，你們懂的。,。,。
4，電池組的問(wèn)題,，可能是組內(nèi)電池短路或者保護(hù)板出問(wèn)題什么的,，是由外短路造成電池過(guò)熱進(jìn)而爆炸，這類(lèi)問(wèn)題主要體現(xiàn)在筆記本電池組起火上,。