鋰電池的基本知識
隨身攜帶的電子產品是以電池作為電源。隨著隨身攜帶電子產品的迅猛發展，各種電池的用量大增，並且開發出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能鹼性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外，還有近年來開發的鋰電池。本文主要介紹有關鋰電池的基本知識。這包括它的特性、主要參數、型號的意義、應用範圍及使用注意事項等。
—-鋰是一種金屬元素，其化學符號為Li(其英文名為lithium)，是一種銀白色、十分柔軟、化學性能活潑的金屬，在金屬中是最輕的。它除了應用於原子能工業外，可製造特種合金、特種玻璃(電視機上用的螢光屏玻璃)及鋰電池。在鋰電池中它用作電池的陽極。
—-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單次電池，它只能將化學能單次地轉化為電能，不能將電能還原回化學能(或者還原性能極差)。而可充電的電池稱為重覆性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉變成化學能儲存起來，在使用時，再將化學能轉換成電能，它是可逆儲存的，如電能化學能鋰電池的主要特點
—-靈巧型隨身攜帶電子產品要求尺寸小、重量輕，但電池的尺寸及重量與其他電子元器件相比往往是最大的及最重的。例如，想當年的”大哥大”是相當”粗大、笨重”，而今天的手機是如此的輕巧。其中電池的改進是起了重要作用的：過去是鎳鎘電池，現在是鋰離子電池。
—-鋰電池的最大特點是比能量高。什麼是比能量呢?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來表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時；kg是千克(重量單位)，L是升(體積單位)。這裏舉一個例來說明：5號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3.75倍! 一節5號鎳鎘電池約重23g，而一節5號鋰－二氧化錳電池約重18g。一節鋰－二氧化錳電池為3V，而兩節鎳鎘電池才2.4V。所以採用鋰電池時電池數量少(使隨身攜帶電子產品體積減小、重量減輕)，並且電池的工作壽命長。另外，鋰電池具有放電電壓穩定、工作溫度範圍寬、自放電率低、儲存壽命長、無記憶效應及無公害等優點。
—-鋰電池的缺點是價格昂貴，所以目前尚不能普遍應用，主要應用於掌上電腦、PDA、通信設備、照相機、衛星、導彈、魚雷、儀器等。隨著技術的發展、工藝的改進及生產量的增加，鋰電池的價格將會不斷地下降，應用上也會更普遍。
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-亞硫醯氯電池及鋰和其他化合物電池。本文僅介紹前兩種最常用的。
—-鋰－二氧化錳電池(LiMnO2)
—-鋰－二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極,並採用有機電解液的一次性電池.該電池的主要特點是電池電壓高，額定電壓為3V(是一般鹼性電池的2倍)；終止放電電壓為2V；比能量大(見上面舉的例子)；放電電壓穩定可靠；有較好的儲存性能(儲存時間3年以上)、自放電率低（年自放電率≤2％）；工作溫度範圍－20℃～＋60℃。
—-該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求，它有長方形、圓柱形及鈕釦型。圓柱形的也有不同的直徑及高度尺寸。比如大家較熟悉的1#(尺寸代碼D)、2#(尺寸代碼C)及5#(尺寸代碼AA)電池。
—-型號中的CR表示為圓柱形鋰－二氧化錳電池；五位元數字中，前兩位元表示電池的直徑,後三位表示帶一位小數的高度。例如，CR14505，其直徑為14mm，高度為505mm(這種型號是通用的)。
這裡要指出的是不同工廠生產的同型號的電池其參數可能有些差別。另外，一般的標準放電電流值是較小的，實際放電電流可以大於標準放電電流，並且連續放電及脈衝放電的允許放電電流也不同。
—-照相機中用的鋰電池多半是鋰－二氧化錳電池。這裏將照相機中常用的鋰－二氧化錳電池介紹如下：
—鈕釦式電池尺寸較小，其直徑為12.5～24.5mm，高度為1.6～5.0mm
—-型號CR為圓柱形鋰－二氧化錳電池，後四位元數字中前兩位元為電池的直徑尺寸，後兩位為帶小數點的高度尺寸。例如 CR1220的直徑為12.5mm(不包括小數點後的數)，其高度為2.0mm。這種型號表示方法是國際通用的。
—-這種鈕釦式電池常用於時鐘、計算機、電子記事本、照相機、助聽器、電子遊戲機、備用電源等。
—-鋰－亞硫醯氯電池(LiSOCl2)
—–鋰－亞硫醯氯電池是比能量最高的一種，目前可達到500Wh/kg或1000Wh/L的水準。它的額定電壓是3.6V，以中等電流放電時具有極其平坦的3.4V放電特性(可在90％容量範圍內平坦地放電，保持不大的變化)。電池可以在－40℃～ +85℃範圍內工作，但在－40℃時的容量約為常溫容量的 50％。自放電率低(年自放電率≤1％)、儲存壽命長達10年以上。
—-常見的 1#、2# 及 5# 圓柱形鋰－亞硫醯氯電池的參數：
—以1# (尺寸代碼D)鎳鎘電池與1# 鋰－亞硫醯氯電池的比能量作一個比較：1# 鎳鎘電池的額定電壓為1.2V，容量為5000mAh;1#鋰－亞硫醯氯的額定電壓為3.6V,容量為10000mAh,則後者的比能量比前者大6倍!
應用注意事項：
—-上述兩種鋰電池是一次性電池，不可充電(充電時有危險!)；電池正負極之間不可短路；不可以過大電流放電(超過最大放電電流放電)；電池使用至終止放電電壓時，應從電子產品中及時取出；用完的電池不可擠壓、焚燒及拆卸；不可超過規定溫度範圍使用。
由於鋰電池的電壓高於普通電池或鎳鎘電池，使用時不要搞錯以免損壞電路。通過熟悉型號中的CR、ER就可以知道它的種類及額定電壓。在購買新電池時，一定要按原來的型號來買，否則會影響電子產品性能。
可充電的鋰電池
—-可充電的鋰電池有多種，如鋰-釩氧化物電池，鋰離子電池及國外新開發的鋰-聚合物電池等。這裡僅介紹前兩種，重點介紹鋰離子電池。
—-可充電鋰離子電池是目前手機中應用最廣泛的電池，但它較為”嬌氣”，在使用中不可過充、過放（會損壞電池或使之報廢）.因此,在電池上有保護元器件或保護電路以防止昂貴的電池損壞.
—-鋰離子電池充電要求很高，要保證終止電壓精度在1%之內，目前各大半導體器件廠已開發出多種鋰離子電池充電的IC，以保證安全、可靠、快速地充電。
—-現在手機已十分普遍，手機中一部分是鎳氫電池，但靈巧型的手機則是鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對延長電池壽命是十分重要的
—-鋰-釩氧化物電池(Li-V6O13)
—-鋰-釩氧化物電池以鋰為陽極、釩氧化物為陰極、無機鹽的有機溶劑為電解質組成。它的特點是可以充電。以2號電池為例，將鋰-釩氧化物電池與鋰-二氧化錳電池及鋰-亞硫醯氯電池相比較。
—-由此可知，由於鋰-釩氧化物電池的額定電壓僅為2.8V，而且額定容量也小，故與其他兩種鋰電池相比，其比能量是最小的。該類圓柱形電池的主要參數看出其充電次數(迴圈壽命)也不長，所以這種可充電電池不久就由鋰離子電池替代了。
—-鋰離子電池(Li-Ion)
—-鋰離子電池是目前應用最為廣泛的鋰電池，它根據不同的電子產品的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式，並且有由幾個電池串聯在一起組成的電池組。
鋰離子電池的額定電壓為3.6V(有的產品為3.7V)。充滿電時的終止充電電壓與電池陽極材料有關：陽極材料為石墨的4.2V；陽極材料為焦炭的4.1V。不同陽極材料的內阻也不同，焦炭陽極的內阻略大，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.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範圍或給出終止放電電壓,各參數略有不同)。低於終止放電電壓繼續放電稱為過放，過放對電池會有損害。
—-鋰離子電池不適合用作大電流放電，過大電流放電時會降低放電時間（內部會產生較高的溫度而損耗能量）。因此電池生產工廠給出最大放電電流，在使用中應小於最大放電電流。鋰離子電池對溫度有一定要求，工廠給出了充電溫度範圍、放電溫度範圍及保存溫度範圍。鋰離子電池對充電的要求是很高的，它要求精密的充電電路以保證充電的安全。終止充電電壓精度允差為額定值的±1%( 例如,充4.2V的鋰電池，其允差為±0.042V)，過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。鋰電池充電電流應根據電池生產廠的建議，並要求有限流電路以免發生過流(過熱)。一般常用的充電率為0.25C～1C（C是電池的容量，如C=800mAh，1C充電率即充電電流為800mA）。在大電流充電時往往要檢測電池溫度，以防止過熱損壞電池或產生爆炸。
—-鋰電池充電分為兩個階段:先恆流充電,到接近終止電壓時改為恆壓充電，其充電特性如下。舉例一種800mAh容量的電池，其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA（充電率為1C）恆流充電，開始時電池電壓以較大的斜率升壓，當電池電壓接近4.2V時，改成4.2V恆壓充電，電流漸降，電壓變化不大,到充電電流降為1/10C(約80mA)時,認為接近充滿,即終止充電(有的充電器到1/10C後啟動計時器,一定時間後結束充電)。
—-鋰電池型號識別：
—-方形鋰電池型號中的6位元數位，前兩位元為高度尺寸，中間兩位為寬度尺寸，後兩位為長度尺寸(mm)。例如LIS063048，其高為6.7mm，寬為29.9mm，長度為48mm。
—-圓柱形鋰電池型號中的四位元數位，前兩位元為直徑，後兩位為帶一位小數點的高度尺寸。
應用注意事項:
—-鋰離子電池應用注意事項除與上述不可充電的鋰電池相同外
—-在充電方面還應注意以下幾點：
—-1. 鋰離子電池有4.1V及4.2V終止充電的不同品種，因此在充電時注意的是4.1V的電池不能用4.2V的充電器充電，否則會有過充的危險(4.1V與4.2V的充電器用的充電器IC是不同的!)。
—-2. 對電池充電時，其環境溫度不能超過產品特性表中所列的溫度範圍。
—-3. 不能反向充電。
—-4. 不能用充鎳鎘電池的充電器(充三節鎳鎘電池的)來充鋰離子電池(雖然額定電壓一樣，都是3.6V)，但充電方式不同，容易造成過充。
在放電方面應注意以下幾點：
—-1. 鋰離子電池放電電流不能超過產品特性表中給出最大放電電流。放電電流較大時，會產
生較高的溫度(損耗能量)，減少放電時間，若電池中無保護元件會產生過熱而損壞電池。
—-2. 不同溫度下放電曲線是不同的。在不同的溫度下，其放電
電壓及放電時間也不同。在-20℃放電時情況最差。
在儲存方面：
—-1. 電池若長期貯存，要保持在50%放電態。
—-2. 電池應保存在低溫、乾燥壞境中。
—-3. 要遠離熱源，也不要置於陽光直射的地方。
—-4. 無成人監護時,不要讓兒童更換電池,小型電池如AAA應放在兒童不能拿到的地方。
