锂离子电池：优良特性使其广泛应用于便携式电子设备

锂离子电池：优良特性使其广泛应用于便携式电子设备

锂离子电池因其优异的性能而被广泛应用于移动电话、摄像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、相机等便携式电子设备。

1.锂电池及镍镉、镍氢充电电池：

锂离子电池的负极是石墨晶体，正极通常为二氧化锂。充电时，锂离子从正极移动到负极，嵌入石墨层中。放电时，锂离子在石墨晶体中脱离负极表面，移动到正极。因此，在电池的充放电过程中，锂总是以锂离子的形式出现，而不是以金属锂的形式出现。因此，这种类型的电池被称为锂离子电池，简称锂电池。

锂电池具有体积小、容量大、重量轻、无污染、单格电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点，但价格昂贵。镍镉电池因容量低、自放电严重、污染环境等原因，正逐渐被淘汰。镍氢电池性价比高，不污染环境，但单格电压仅为1.2V，使用范围受到限制。

2、锂电池的特点：

1、具有较高的重量能量比和体积能量比；

2. 电压高。单节锂电池的电压为3.6V，相当于三节串联的镍镉或镍氢充电电池的电压。来源：半导体器件网

3、自放电低、长期储存是该电池最突出的优点；

4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池所谓的记忆效应，所以锂电池不需要先放电再充电；

5、寿命长。在正常工作条件下，锂电池的充放电循环次数远大于500次；6、充电速度快。锂电池通常可用容量0.5~1倍的电流进行充电，使充电时间缩短至1~2小时；来源：大比特半导体器件网

7、可随意并联使用；

8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，所以不污染环境，是当代最先进的绿色电池；

9、成本较高。与其他充电电池相比，锂电池价格较高。

3、锂电池内部结构：

锂电池一般有两种形状：圆柱形和矩形。

电池内部为螺旋卷绕结构，正负极之间有非常细密、透气性极好的聚乙烯薄膜隔离材料。正极包括由锂和钴的二氧化物组成的锂离子集流体和由铝膜组成的集流体。负极由片状碳材料组成的锂离子集流体和由铜膜组成的集流体组成。电池内部填充有有机电解液。另外还安装有安全阀和PTC元件，以保护电池在异常情况下和输出短路时不会损坏。来源：大比特半导体器件网

单体锂电池的电压为3.6V，其容量不可能是无限的，因此单体锂电池常常采用串联或者并联的方式，以满足不同场合的要求。

4、锂电池的充放电要求；

1、锂电池的充电：根据锂电池的结构特点，最高充电终止电压应为4.2V。切勿过充，否则会因正极被夺走过多的锂离子而导致电池报废。其充放电要求较高，可采用专用的恒流恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转为恒压充电，当恒压充电电流降至100mA以下时，应停止充电。

充电电流（mA）=0.1~1.5倍电池容量（例如电池可在135~充电）。常规充电电流可选择在电池容量的0.5倍左右，充电时间约为2~3小时。来源：大比特半导体器件网

2、锂电池的放电：由于锂电池内部结构的原因，放电时锂离子不可能全部移动到正极，必须有一部分锂离子保留在负极，以保证下次充电时锂离子能顺利嵌入通道，否则电池寿命会相应缩短。为了保证放电后有一部分锂离子残留在石墨层中，必须严格限制最低放电终止电压，即锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/cell，最低不能低于2.5V/cell。电池放电时间的长短与电池容量、放电电流有关。电池放电时间（小时）=电池容量/放电电流。锂电池的放电电流（mA）不宜超过电池容量的3倍。（对于电池来说，放电电流应严格控制在3A以内）否则会损坏电池。

目前市面上销售的锂电池组都是密封有配套的充放电保护板的，只需要外部控制充放电电流即可。

1、锂电池供电电路设计方案汇总（锂电池保护电路）

锂电池保护电路：

两节锂电池的充放电保护电路如图1所示，由两只场效应管和一块专用保护集成块S--8232组成。电路中串联过充电控制管FET2和过放电控制管FET1，保护IC监测电池电压并进行控制，当电池电压升至4.2V时，过充电保护管FET1截止，停止充电。为防止误动作，一般在外电路加延时电容。当电池处于放电状态，电池电压降至2.55V时，过放电控制管FET1截止，停止向负载供电。过流保护就是在有大电流流过负载时，控制FET1截止，停止向负载放电，以保护电池和场效应管。过流检测利用场效应管的导通电阻作为检测电阻，监测其压降，当压降超过设定值时，放电停止。 电路中一般加有延时电路，用来区分浪涌电流与短路电流，该电路功能齐全，性能可靠，但专业性强，专用的集成块不易买到，业余爱好者也不容易仿制。

简单充电电路：

现在很多商家出售不带充电板的单节锂电池，性能优越，价格低廉，可用于自制产品及锂电池组的维修更换，因此深受广大电子爱好者的喜爱。有兴趣的读者可以参考图2自己制作一个充电板。其原理是：用恒压给电池充电，保证不会过充。输入直流电压比被充电电池电压高3伏。R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2组成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。随着被充电电池电压的升高，充电电流会逐渐减小。当电池充满后，R4上的压降减小，使Q3截止，LED熄灭。为确保电池充满电，请在指示灯熄灭后继续充电1-2小时。 使用时请给Q2、Q3安装合适的散热片。此电路优点：制作简单，元件易购，充电安全，显示直观，不损坏电池。通过改变W1，可以对多节串联锂电池进行充电，通过改变W2，可以在较大范围内调整充电电流。缺点：没有过放电控制电路。图3为充电板印刷电路板（元件侧透视图）。

单节锂电池应用实例

1. 作为电池组维修的替代品

电池组有很多种，比如笔记本电脑用的电池组，维修后发现这个电池组损坏时，只有个别电池有问题，可以选择合适的单节锂电池进行更换。

2. 制作高亮度微型手电筒

笔者曾用单节3.6V1.6AH锂电池和白色超高亮度发光管制成微型手电筒，使用方便，小巧美观。且由于电池容量大，每晚平均使用半小时，不用充电，已使用两个多月。电路如图4所示。

3.更换3V电源

由于单节锂电池的电压为3.6V，因此仅用一节锂电池即可代替两节普通电池，为收音机、随身听、照相机等小家电供电，不仅重量轻而且连续使用时间长。