一、單體鋰電池

1．組成與分類

單體（Cell）也稱電芯，是將化學能轉化為電能的最小單元，單體鋰電池由正極、負極、電 解液、隔膜、外殼等組成，如圖1所示。

圖1 鋰電池組成

鋰電池按正極所用材料分類，有鉆酸鏗Lix0002N錳酸鋰LixmnO2、鎳酸鋰LixNi02\磷酸鐵鋰LixFep04三元鏗Li（CoMnNi）O2。三元鋰是鉆、錳、鎳按一定比例混合，這些鋰化合物材料是晶狀體結構材料。負極材料為石墨，充電后成為鋰-碳層間化合物LiXC6。

液態(tài)鋰離子電池的正極與負極之間是隔膜和電解液，隔膜只允許鋰離子Li+往返通過，阻止電子e-通過，在正負極之間起到絕緣作用。固態(tài)鋰離子電池的隔膜、電解液由聚合物電解質膜代替，聚合物可以是干態(tài)，也可以是膠態(tài)，目前大部分采用聚合物膠體電解質膜。

單體電池的形狀有方形、圓柱形、板狀等，如圖2所示。方形又分方形疊片式、方形卷繞式；圓柱形又分圓柱疊片式、圓柱卷繞式。包裝類型有硬包、軟包，硬包使用鋼殼、鋁殼，軟包使用鋁塑。

圖2 鋰電池外形

電動車大多采用方形硬包電池，特斯拉采用18650電芯，18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，0表示圓柱形電池。筆記本電腦、手機采用板狀軟包電池。鋰單體電池標稱電壓3.7V，一般正常電壓范圍3.2-4.2V.磷酸鐵鋰單體電池標稱電壓3.2V，一般正常電壓范圍2.7-3.7V。

比亞迪公司推出磷酸鐵鋰刀片電池，如圖3所示，電芯長度可大于2m，寬度大于10cm，厚度不到2cm，優(yōu)點：①電池能量密度比傳統(tǒng)電池增加1/3以上；②材料成本降低1/4左右；③電池體積小，可為車輛節(jié)省空間；④電池重量輕，降低自身重量的能源消耗，續(xù)航里程增加。

圖3 刀片電池

3．工作原理

（1）充電。鉆酸鋰電池充電如圖4所示，正極上的鋰分成Li+離子和電子e-，電子e-在電場力的作用下通過外部電路跑到負極上。Li+離子從正極“脫嵌”進入電解質，“穿過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“嵌入，到晶體狀結構負極，與外部跑過來的電子e-結合在一起，此時負極處于富鋰狀態(tài)。

圖4 電池充電

（2）放電。如圖5所示，電子e-和鋰離子Li+同時行動，電子e-從負極經(jīng)過外電路跑到正極，Li+離子從晶狀體結構負極“脫嵌”進入電解質，“穿過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”嵌入正極晶體空隙，與外電路過來的電子e-結合在一起，此時正極處于富鏗狀態(tài)。鏗離子Li＋就像“坐搖椅”，亦稱搖椅式電池。

圖5 電池放電

根據(jù)鋰離子Li+工作原理，最高充電電壓應為4.2V，不能過充，否則正極材料中的鋰離子Li+因拿走太多，造成晶格癱塌，使電池損壞或壽命縮短，另外電解液分解釋放出氣體，導致電池鼓脹。不能過放，放電時必須保留一部分鋰離子Li+在負極，以保證下次充電時鋰離子Li+暢通嵌入通道。鋰離子Li+充電／放電應高精度控制，否則都會影響電池壽命，這是鋰離子電池的工作機理所決定的。

二、動力電池

1．定義

圖6 動力電池

2．動力電池術語

3．動力電池報警等級