移动设备电池管理——锂电池技术的简介

锂离子电池：

放电电压：最低2.7V/cell for 钴酸锂，2.5V for 磷酸铁锂，1.5V for 钛酸锂；

充电电压：典型4.2V for 钴酸锂（4.35V for 电解液改进型），3.6V for 磷酸铁锂，2.7V for 钛酸锂。

电池结构：有三种结构，圆柱形结构、棱柱形结构和层压形结构。特性如下：

a，  由于锂碳嵌合物非常活泼，只能使用有机电解液；

b， 必须防水并气密；

c，  需使用微孔的隔离材料，来阻止锂枝晶生长，并在过热时关闭充电；

d， 电极使用金属箔，阳极为铜箔，阴极为铝箔；

e， 活性材料悬浮沉积在电极上，50~100um的厚度。

充电方式：恒流/恒压法；充电电压（考虑了电压波动和温度波动后）一定不能超过4.2V for 钴酸锂，过电压会导致电池加速退化，甚至引起爆炸；

多cell串联的电池：每个cell都不能超过最高电压，所以要独立监测每个cell的状态，同时应该有多套独立的过压、过温和过电流保护电路。；对于多cell串联电池，需要cell平衡算法；充电电流应控制在1C，并且充电完成时，温度不能超过50℃！

充电温度：环境温度应在0~45摄氏度之间，低温会引起析出锂单质，造成电池退化；高温会加速锂电解液反应，从而加速退化。

低压充电：当cell电压低于2.9V时，应使用0.1C的涓流充电。若0.1C充了30min后，cell电压还未达到3.0V，说明cell出现了内短路，充电芯片应该报警。

截止状态：当充电电流小于0.05C时。

放电功率：电极上活性物质越薄，功率越大，但容量越小；磷酸铁锂和钛酸锂的放电功率更高；当温度低于0℃时，由于有机电解液的导电性能下降，电池的放电功率会严重衰退。

电池健康：50％电量时最稳定；高电压会加速腐蚀和电解液降解；一定不能超过电池的满充电压；短时的过放不会损伤电池，但是长期低电量贮存会影响电池的放电容量；要避免高温热源，低温存放可以延长寿命；要避免不必要的充放电，不用像镍镉、镍氢电池那样满充满放。

电池退化机制：

a，  锂碳混合物与电解液的反应：当高温、高压时，反应加剧；该反应让锂成为不溶解的混合物形式，这些物质会阻塞隔离层的微孔，降低活性物质表面的导电性，从而导致电池内阻增加；

b， 电极腐蚀：高压时，铝箔和铜箔电极易腐蚀，所以电池一般以50％的容量贮存。当电池放电电压低于2V时，会造成铜箔溶解。

应用场景：高容量、长使用时间的场合，例如数字产品。

发展趋势：从1990年锂离子电池推出后，容量每年都以7％的速率增长；最初的钴酸锂，到加入镍锰（成本低），再到磷酸铁锂（功率高，但能量密度只有钴酸锂的一半）。钛酸锂有更好的功率和循环寿命，但能量密度也不足。最近发展的硅负极电池，可以提升30％的能量密度，但循环寿命差；更长远的发展，是硫化锂电池和空气锂电池，硫化锂电池的能量密度很高，但循环寿命差，空气锂电池理论上的能量密度最高，但暂时实现起来还很困难。