锂离子电池技术与测试方法
锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离
子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离
子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同
时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插
入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入
/脱嵌和插入/脱插，被
“
”
形象地称为 摇椅电池 。
锂离子电池能量密度大，平均输出电压高。自放电小，每月在
10%以下。没有记忆效
应。工作温度范围宽为
-20℃~60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达
100%
，而且输出功率大。使用寿命长。没有环境污染，被称为绿色电池。
充电是电池重复使用的重要步骤，锂离子电池的充电过程分为两个阶段：恒流快充阶
段（指示灯呈红色或黄色）和恒压电流递减阶段（指示灯呈绿色）。恒流快充阶段，电池
电压逐步升高到电池的标准电压，随后在控制芯片下转入恒压阶段，电压不再升高以确保
不会过充，电流则随着电池电量的上升逐步减弱到
0，而最终完成充电。电量统计芯片通
过记录放电曲线可以抽样计算出电池的电量。锂离子电池在多次使用后，放电曲线会发生
改变，锂离子电池虽然不存在记忆效应，但是充电不当会严重影响电池性能。
锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出
现塌陷，而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入；过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳
结构，而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。
充电量等于充电电流乘以充电时间，在充电控制电压一定的情况下，充电电流越大
（充电速度越快），充电电量越小。电池充电速度过快和终止电压控制点不当，同样会造
成电池容量不足，实际是电池的部分电极活性物质没有得到充分反应就停止充电，这种充
电不足的现象随着循环次数的增加而加剧。
1.4 锂离子电池的种类
不可充电的锂电池有多种，目前常用的有锂
-二氧化锰电池、锂-亚硫酰氯电池及锂和
其它化合物电池。锂
-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极，并采用有机电
解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高，额定电压为
3V（是一般碱性电池的
2 倍）；终止放电电压为 2V；比能量大（见上面举的例子）；放电电压稳定可靠；有较
好的储存性能（储存时间
3
≤
年以上）、自放电率低（年自放电率
2％）；工作温度范围-
20℃~＋60℃。该电池可以做成不同的外形以满足不同要求，它有长方形、圆柱形及纽扣
形（扣式）。
“
”
可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池，但它较为 娇气 ，在使用中不
可过充、过放（会损坏电池或使之报废）。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止
昂贵的电池损坏。 锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在
1%之内，目前各大
半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的
IC，以保证安全、可靠、快速地充电。
根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池
（
lithium ion battery，简称为 LIB）和聚合物锂离子电池（polymer lithium ion
battery
， 简称为
LIP）两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是
相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同， 液态锂离子电
池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合
“
”
“
”
物可以是 干态 的，也可以是 胶态 的，目前大部分采用聚合物胶体电解质。聚合物锂离
子电池可分为三类：
（
1）固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温
下的离子电导率低，适于高温使用。
（
2）凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，
从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。
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