鋰電池串聯知識

由于電池在生產過程中，從涂膜開始到成為成品要經過很多道工序。即使經過嚴格的檢測程序，使每組電源的電壓、電阻、容量一致，但使用一段時間，也會產生這樣或那樣的差異。如同一位母親生的雙胞胎，剛生下時可能長得一模一樣，做為母親都很難分辨。然而，在兩個孩子不斷成長時，就會產生這樣或那樣的差異鋰動力電池也是這樣。使用一段時間產生差異后，采用整體電壓控制的方式是難以適用于鋰動力電池的，如一個36V的電池堆，必須用10只電池串聯。整體的充電控制電壓是42V，而放電控制電壓是26V。用整體電壓控制方式，初始使用階段由于電池一致性特別好，也許不會出現什么問題。在使用一段時間以后電池內阻和電壓產生波動，形成不一致的狀態，（不一致是絕對的，一致性是相對的）這種時候仍然使用整體電壓控制是不能達到其目的的。例如10只電池放電時其中兩只電池的電壓在2.8V，四只電池的電壓是3.2V，四只是3.4V，現在的整體電壓是32V，我們讓它繼續放電一直工作到26V。這樣，那兩只2.8V的電池就低于2.6V?處于了過放狀態。鋰電池幾次過放就等于報廢。反之，用整體電壓控制充電的方式進行充電，也會出現過充的狀況。比如用上述10只電池當時的電壓狀態進行充電。整體電壓達到42V時，那兩只2.8V的電池處于"饑餓"的狀態，而迅速吸收電量，就會超過4.2V，而過充的超過4.2V的電池，不僅由于電壓過高產生報廢，甚至還會發生危險，這就是鋰動力電池的特性。

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。現在使用的大部分是4.2V的，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范圍或給出終止放電電壓，各參數略有不同)。低于終止放電電壓繼續放電稱為過放，過放對電池會有損害。

便攜式電子產品以電池作為電源。隨著便攜式產品的迅猛發展，各種電池的用量大增，并且開發出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能堿性電池、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、應用范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。它除了應用于原子能工業外，可制造特種合金、特種玻璃(電視機上用的熒光屏玻璃)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一次性電池，它只能將化學能一次性地轉化為電能，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二次性電池(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，它是可逆的，如電能化學能鋰電池的主要特點。

靈巧型便攜式電子產品要求尺寸孝重量輕，但電池的尺寸及重量與其它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。什么是比能量呢?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)。這里舉一個例來說明：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375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。所以采用鋰電池時電池數量少(使便攜式電子產品體積減孝重量減輕)，并且電池的工作壽命長。

另外，鋰電池具有放電電壓穩定、工作溫度范圍寬、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，主要應用于掌上計算機、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—亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池。本文僅介紹前兩種最常用的。
1、鋰－二氧化錳電池(Li?MnO2)
鋰－二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極，并采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(是一般堿性電池的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％)；工作溫度范圍－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、圓柱形及紐扣形(扣式)。圓柱形的也有不同的直徑及高度尺寸。這里列舉大家較熟悉的1＃(尺寸代碼D)、2＃(尺寸代碼C)及5＃(尺寸代碼AA)電池的主要參數。

CR表示為圓柱形鋰－二氧化錳電池；五位數字中，前兩位表示電池的直徑,后三位表示帶一位小數的高度。例如，CR14505，其直徑為14mm，高度為50?5mm(這種型號是通用的)。

這里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，標準放電電流值是較小的，實際放電電流可以大于標準放電電流，并且連續放電及脈沖放電的允許放電電流也不同，由電池廠提供有關數據。例如，力興電源公司生產的CR14505給出最大連續放電電流為1000mA，最大脈沖放電電流可達2500mA。

照相機中用的鋰電池多半是鋰－二氧化錳電池。這里將照相機中常用的鋰－二氧化錳電池列入表2，供參考。

紐扣式(扣式)電池尺寸較小，其直徑為12?5～24?5mm，高度為1?6～5?0mm。幾種較常用的扣式電池如表3所示。

CR為圓柱形鋰－二氧化錳電池，后四位數字中前兩位為電池的直徑尺寸，后兩位為帶小數點的高度尺寸。例如，CR1220的直徑為12?5mm(不包括小數點后的數)，其高度為2?0mm。這種型號表示方法是國際通用的。

這種扣式電池常用于時鐘、計算器、電子記事本、照相機、助聽器、電子游戲機、IC卡、備用電源等。

2、鋰－亞硫酰氯電池(Li?SOCl2)

鋰－亞硫酰氯電池是比能量最高的一種，目前可達到500Wh/kg或1000Wh/L的水平。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％容量范圍內平坦地放電，保持不大的變化)。電池可以在－40℃～＋85℃范圍內工作，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。

以1＃(尺寸代碼D)鎳鎘電池與1＃鋰－亞硫酰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－亞硫酰氯的額定電壓為3?6V，容量為10000mAh，則后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；不可超過規定溫度范圍使用。

由于鋰電池的電壓高于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。