7.3.1 锂离子电池
锂离子电池俗称“锂电”，是综合性能最好的电池体系。锂离子电池的负极是碳素材料，如石墨；正极是含锂的过渡金属氧化物，如LiMn2O4。
1.锂离子电池的优点
（1）工作电压高。锂离子电池的工作电压在3.7 V，是镍镉电池和镍氢电池工作电压的3倍。
（2）比能量高。锂离子电池比能量已达140 Wh/kg，是镍镉电池的3倍、镍氢电池的1.5倍。
（3）循环寿命长。锂离子电池循环寿命已达1 000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他几种二次电池。
（4）自放电小。锂离子电池月自放电率仅为6%～8%，远低于镍镉电池（25%～30%）及镍氢电池（30%～40%）。
（5）无记忆效应。可以根据要求随时充电，而不会降低电池性能。
（6）对环境无污染。锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。
2.工作原理
锂离子电池以碳素材料作为负极，以含锂的化合物作为正极，没有金属锂存在，只有锂离子。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”，如图7-7所示。
图7-7 锂离子电池工作原理
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越大。同样，当对电池进行放电时（即使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越大。
一般锂电池充电电流设定在0.2～1 C，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池内部的电化学反应需要时间。就像倒啤酒，倒得太快就会产生泡沫，反而不满。
对电池来说，正常使用就是放电的过程。锂电池放电需要注意以下几点：
（1）放电电流不能过大，过大的电流导致电池内部发热，有可能会造成永久性的损害。
从图7-2可以看出，电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降更快。
（2）不能过放电。锂电池内部存储电能是依靠电化学一种可逆的化学变化实现的，过度放电会导致这种化学变化有不可逆的反应发生。因此，锂电池最怕过度放电，一旦放电电压低于2.7 V，将可能导致电池报废。
3.使用维护注意事项
避免在严酷条件下使用，如高温、高湿度、夏日阳光下长时间暴晒等，避免将电池投入火中。
拆电池时，应确保用电器具处于电源关闭状态；使用温度应保持在-20 ℃～50 ℃。
避免将电池长时间“存放”在停止使用的用电器具中。
4.使用方法
（1）为新电池充电。在使用锂电池中应注意：电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，使用时间也随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过3～5次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此，新锂电池在激活过程中是不需要特别的方法和设备的。
另外，锂电池同样不适合过放电，过放电对锂电池不利。
（2）正常使用中应该何时开始充电。以下为锂离子电池充放电循环寿命的试验数据：
循环寿命（50%DOD）＞1 000次；
循环寿命（100%DOD）＞500次。
DOD即放电深度，是Depth of discharge的英文缩写。从上述数据可见，可充电次数和放电深度有关，10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。当然如果折合到实际充电的相对总容量：10%×1 000=100，100%×200=200，后者的完全充放电还是要较好。在正常情况下，应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电。
锂离子电池不要充得太满也不要用到没电，电池没用完电就充电，不会对电池造成伤害，充电以2～3 h以内为宜，不一定非要充满。但应该每隔3～4个月左右，对锂电池进行1～2次完全的充满电（正常充电时间）和放完电。
长期不用的锂电池，应该存放在阴凉偏干燥的地方，以半电状态（满电电量的70%～ 80%）最好，满电存放有危险且电池会有损害，无电存放电池会被破坏。每隔3～6个月，检查一次是否要补充电。
5.锂电池的保存
锂电池自放电很低，可保存3年之久，在冷藏的条件下保存，效果会更好。锂电池在20 ℃下可储存半年以上，这是由于它的自放电率很低，而且大部分容量可以恢复。