人類工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得傳統(tǒng)型燃油車，在排放標(biāo)準(zhǔn)不斷升級(jí)的大背景下，已經(jīng)出現(xiàn)了一定的研發(fā)頹勢(shì)。必定，只要內(nèi)燃機(jī)燃燒汽油，就必定有排放物。在這種大背景之下，電動(dòng)車對(duì)環(huán)保的需求就日益上升。

        電動(dòng)車最重要的部門無疑就是電池板，而電池板的構(gòu)成部門就是鋰電池了。

        “鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時(shí)，M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

       鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的?？沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有中國、日本、韓國等幾個(gè)國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

1發(fā)展介紹

       自從2007年蘋果公司發(fā)布智能手機(jī)，隨后又推出平板電腦以來，全球便進(jìn)入了智能化時(shí)代，對(duì)智能手機(jī)和平板電腦的強(qiáng)烈需求快速推動(dòng)了數(shù)碼鋰電池的銷量，其中以手機(jī)鋰電池銷量最大。

       據(jù)《中國鋰電池行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告前瞻》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年我國新能源汽車、電網(wǎng)儲(chǔ)能、特種車、通信基站等領(lǐng)域的成品鋰電池組市場(chǎng)規(guī)模為35億元，比2011年的26億元增長34.6%。其中新能源汽車的應(yīng)用占比為57%。

       2012年數(shù)碼鋰電池行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整，一方面使軟包鋰電池、圓柱鋰電池的銷量快速增加，并保持30%以上的增速，另一方面又使鋁殼方形鋰電池的市場(chǎng)規(guī)模迅速萎縮。整個(gè)數(shù)碼鋰電池行業(yè)正在經(jīng)歷深刻的變化，對(duì)投資者而言，能否在變革中把握市場(chǎng)趨勢(shì)的變化決定了公司未來命運(yùn)。

2產(chǎn)品簡(jiǎn)介

        鋰電池(Lithium battery)是指電化學(xué)體系中含有鋰(包括金屬鋰、鋰合金和鋰離子、鋰聚合物)的電池。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的?？沙潆婋姵氐牡谖宕a(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)的幾個(gè)國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

鋰電池工作原理

鋰金屬電池：

鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。

放電反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2

鋰離子電池：

鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。

充電正極上發(fā)生的反應(yīng)為

LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子)

充電負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為

6C+XLi++Xe- = LixC6

充電電池總反應(yīng)：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6

正極

正極材料：可選的正極材料很多，主流產(chǎn)品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對(duì)照：

LiCoO2 3.7 V 140 mAh/g

Li2Mn2O 44.0 V 100 mAh/g

LiFePO4 3.3 V 100 mAh/g

Li2FePO4F 3.6 V 115 mAh/g

正極反應(yīng)：放電時(shí)鋰離子嵌入，充電時(shí)鋰離子脫嵌。 充電時(shí)：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放電時(shí)：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4

負(fù)極

負(fù)極材料：多采用石墨。新的研究發(fā)現(xiàn)鈦酸鹽可能是更好的材料。負(fù)極反應(yīng)：放電時(shí)鋰離子脫嵌，充電時(shí)鋰離子嵌入。 充電時(shí)：xLi+ + xe- + 6C → LixC6放電時(shí)：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C

3產(chǎn)品分類

鋰電池通常分兩大類：

鋰金屬電池：鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。

鋰離子電池：鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。

雖然鋰金屬電池的能量密度高，理論上能達(dá)到3860瓦/公斤。但是由于其性質(zhì)不夠穩(wěn)定而且不能充電，所以無法作為反復(fù)使用的動(dòng)力電池。而鋰離子電池由于具有反復(fù)充電的能力，被作為主要的動(dòng)力電池發(fā)展。但因?yàn)槠渑浜喜煌脑?，組成的正極材料在各方面性能差異很大，導(dǎo)致業(yè)內(nèi)對(duì)正極材料路線的紛爭(zhēng)加大。

       簡(jiǎn)單的介紹了鋰電池的特性，現(xiàn)在我們就來分析特斯拉的電池——松下18650型鋰電池。

        18650是鋰離子電池的鼻祖--日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號(hào)，其中18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，0表示為圓柱形電池。常見的18650電池分為鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池。鋰離子電池電壓為3.6V和4.2V，磷酸鐵鋰電池電壓為3.2V，容量通常為1200mAh-3000mAh，常見容量為2200mAh-3600mAh。

1定義

        鋰電池（Li-ion，Lithium Ion Battery）：鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了普遍應(yīng)用——許多數(shù)碼設(shè)備都采用了鋰離子電池作電源，盡管其價(jià)格相對(duì)來說比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。 另外請(qǐng)注意鋰電池外部一般標(biāo)有英文7.2V lithiumion battery（鋰電池）或7.2V lithium secondary battery（鋰二次電池）、7.2V lithiumion rechargeable battery（充電鋰電池），所以用戶在購買電池時(shí)一定要看清電池塊外表的標(biāo)志，防止因?yàn)闆]有看清電池類型而將鎘鎳、氫鎳電池誤認(rèn)為鋰電池。

2區(qū)別

        鋰電池標(biāo)3.7V或4.2V都是一樣。只是生產(chǎn)廠商標(biāo)注的不一樣而己。3.7V 指電池使用過程中放電的平臺(tái)電壓（即典型電壓），而4.2伏指的是充電滿電時(shí)的電壓。常見的可充18650鋰電池，電壓都是標(biāo)3.6或者3.7v,充滿電的時(shí)候是4.2v，這跟電量（容量）關(guān)系不大，18650電池主流的容量從1800mAh到2600mAh，（18650動(dòng)力電池容量多在2200~3600mAh），主流的容量甚至有標(biāo)3500或4000mAh以上的都有。

        一般認(rèn)為將鋰電池的空載電壓放到3.0V以下就認(rèn)為電用完了（具體值需要看電池保護(hù)板的門限值，比如有低到2.8V，也有3.2V的）。大部分鋰電池放電不能將空載電壓放到3.2V以下的，否則過度放電會(huì)損害電池（一般市場(chǎng)上的鋰電池基本都是帶保護(hù)板才使用的，因此過度放電還會(huì)導(dǎo)致保護(hù)板檢測(cè)不到電池，從而無法給電池充電）。4.2V是電池充電的最高限制電壓，一般認(rèn)為將鋰電池的空載電壓充到4.2V就認(rèn)為電充滿了，電池充電過程中,電池的電壓在3.7V逐漸上升到4.2V，鋰電池充電不能將空載電壓充到4.2V以上的，否則也會(huì)損害電池，這就是鋰電池特殊的地方。

        18650的意思是，直徑18毫米，長65毫米。而5號(hào)電池的型號(hào)是14500，直徑14毫米，長50毫米。一般18650的電池在工業(yè)上用的比較多，民用的很少，常見的也就在筆記本電池和高檔手電上用的比較多。

       18650只是電池的尺寸型號(hào)，根據(jù)電池種類還能分為，鋰離子的18650，磷酸鐵鋰的18650，鎳氫的18650（很少見），常見的18650是鋰離子的。

3用途

       18650電池壽命理論為循環(huán)充電1000次。由于單位密度的容量很大，所以常用于大部份用于筆記本電池，除此之外，因18650在工作中的穩(wěn)定性能非常好,廣泛應(yīng)用于各大電子領(lǐng)域:常用于高檔強(qiáng)光手電、隨身電源, 無線數(shù)據(jù)傳輸器，電熱保暖衣、鞋，便攜式儀器儀表，便攜式照明設(shè)備，便攜式打印機(jī),工業(yè)儀器,醫(yī)療儀器等。

4充放電

充放電原理

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)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。

同樣道理，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。

不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極 → 負(fù)極 → 正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個(gè)可愛的名字搖椅式電池。

充放電過程

鋰電池充電控制是分為兩個(gè)階段的，第一階段是恒流充電，在電池電壓低于4.2V時(shí)，充電器會(huì)以恒定電流充電。第二階段是恒壓充電階段，當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V時(shí)，由于鋰電池特性，如果電壓再高，就會(huì)損壞，充電器會(huì)將電壓固定在4.2V，充電電流會(huì)逐步減小，當(dāng)電流減小到一定值時(shí)（一般是1/10設(shè)置電流時(shí)），切斷充電電路，充電完成指示燈亮，充電完成。

鋰離子電池過度充放電會(huì)對(duì)正負(fù)極造成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而塌陷會(huì)造成充電過程中鋰離子無法插入；過度充電使過多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu)，而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。

有些充電器使用廉價(jià)的方案實(shí)現(xiàn)的，在控制精度上不夠好，容易造成電池充電異常，甚至損壞電池。選購充電器的時(shí)候盡量選擇大品牌的18650鋰離子電池充電器，質(zhì)量和售后有保證，延長電池的使用壽命。品牌保障的18650鋰離子電池充電器擁有四重保護(hù)：短路保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、電池反接保護(hù)功能等。過充電保護(hù)：當(dāng)充電器對(duì)鋰離子電池過充電時(shí)，為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升，需終止充電狀態(tài)。為此，保護(hù)器件需監(jiān)測(cè)電池電壓，當(dāng)其到達(dá)電池過充電壓時(shí)，即激活過充電保護(hù)功能，中止充電。 過放電保護(hù)：為了防止鋰離子電池的過放電狀態(tài)，當(dāng)鋰離子電池電壓低于其過放電電壓檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，即激活過放電保護(hù)，中止放電，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式。過電流及短路保護(hù)：當(dāng)鋰離子電池的放電電流過大或短路情況產(chǎn)生時(shí)，保護(hù)器件將激活過電流保護(hù)功能。

5一般配置