一、 电池的发展史

1.1859年普莱得(植物)试制成功化成式铅蓄电池，电池进入了萌芽状态。

2.1868年勒克朗谢(Leclanche'—法国)研制成以NH4Cl为钴的锌-二氧化锰电池。

3.1895年琼格(Junger)发明了镍-镍蓄电池。

4.1900年爱迪生(Edison)创制了铁-镍蓄电池。

5.1960年代Zn-MnO2电池(以KOH / NaOH为氧化物);主锂金属电池(美国/日本/法国)

6.1980年代镍铬，锂电池

7.1990年代锂离子聚合物电池

8. 1996年聚合物锂离子电池(LiMn2O4 / LiCoO2 /石墨)

电池的发展是和社会的进步，科学技术的发展分不开的，同时电池的发展也推动了科学技术和生产的发展。

二，电池的定义及分类

1.定义

电池-一种将化学能转化为电能的装置。

锂电池是用金属锂作为负极活性物质的电池的总称量。

聚合物锂离子电池---电池的正极/负极/聚合物的主要构造中至少有一个使用高分子材料作为其主要基质的二次电池系统。

2.分类

1>一次电池

2>二次电池

1>基线

活性物质--- LiMn2O4 / LiCoO2等

粘合剂--PVDF聚合物等

导电剂---炭黑等

增塑剂--DBP / DDP等(为了使电池容纳足够的氧化剂，要用萃取的方式把增塑剂萃取出来，在膜片上形成孔洞，作为存放和Li +的通道)

集电器-铝箔/网格

2>尼龙

活性物质---石墨/硬碳等

粘合剂--PVDF聚合物; SBR等

导电剂-炭黑等

增塑剂--DBP / DDP等

集电器-铜箔/网格

集流体是金属(Al / Cu)，不能与膜片(阴/阳极膜)很好的附着，所以在集流上也要加吸附剂和碳墨(导电剂)，并用丙酮制浆，处理集流体。----网格处理

3>钒

锂盐--LiPF6 / LiBF4 / LiClO4

有机溶剂--- EC / DMC / DEC

需求：

-高离子电导率

---化学/电化学稳定

---良好的LT / HT性能

4>隔离膜

粘合剂/增塑剂/溶剂(丙酮)

5>结构

电池由电极，电解质，隔离膜及外壳组成。

— +

离子：(分为正离子或负离子)，由失去或得到电子的原子或原子团构成;

氧化反应：(如上图)失去电子为氧化反应;

还原反应：(如上图)得到电子为还原反应。

再看锂原子的电子分布(1S22S1)，2S1层是半充满，转换轨道中的电子极易丢失而发生氧化反应，这样锂的化学性质就非常活泼。同时，锂失去/得到电子的过程中，有电子的转移同时伴随能量的转移，对锂而言，得到电子(充电)为储存能量，失去电子(放电)为释放能量。

2>锂/石墨的化学性质

锂位于元素周期表第一族主族的第一位，在已知的金属中具有最轻的原子量(6.94)及最负的标准电极电位(-3.045V)，因此与适当的少量材料匹配构成的锂电池，具有能量密度大，电池电压高的性能，性能，锂电池还具有放电电压稳定，工作温度范围宽(能在-40?+ 50℃的环境中工作)，低温性能好，储存寿命长等优点。锂是非常活泼的金属，与水发生强烈反应，在自然界中不可能以单质的状态存在。

由于锂的化学性质，它很适合做电池材料，用锂做电池的原理如下：

电子在导线内和用电器中流动，电池内部以离子导电方式导电。如阴/阳极直接接触，就构成电子通路，造成短路，所以要在阴/阳极之间加上隔离膜。

四，相关术语

1.电极(电极)

活性物质是指正，长期中参加成流反应的物质，是化学电源产生电能的源泉，是决定化学电源基本特性的重要部分。

2.能量(energy)及比能量

通常用瓦时(Wh)表示。比能量是指单位重量或单位体积的电池所产生的能量，也叫重量比能量或体积比能量，也称能量密度，常用Wh / kg或Wh / L表示。

3.功率(power)及比功率

电池的功率是指在一定的放电条件下，单位时间内电池输出的能量，单位为瓦(W)或千瓦(KW)。单位重量或单位体积的电池输出功率称为比功率，其大小表征电池所能承受的工作电流的大小。

4.容量(capacity)

例如：160mAh —代表电池在负载情况下，以160mAh恒流放电，大约可放1小时。以同一负载，用80mA恒流放电，大约可放2小时。

5. C费率

在不同电流下能放出的能量，一般而言，电芯都需要测试在不同恒流情况下的放电性能。一般分为以下两种：0.2C，0.5C，1C，2C。

以容量1600mAh电池为例：

6.循环寿命

基本是将电芯通过多次充放及以电芯容量降到80%为测试点。电芯经过每一次充放都会有能量损失。 (常数，热能)因此会造成容量损失，而循环寿命的标准就是以1C恒流充放。当电芯经多次充放而容量降到原本的80%时，我们以此点作为检查点，检查电芯在此状态下的循环数。而好的电芯，一般情况下能以1C恒流充放多次，到达300个循环时亦有大约百分之八十的容量。

7.内阻(阻抗)

电池内阻指的是电流通过电池时所受到的约束，包括欧姆电阻和电极在电化学反应时所表现的转变穿透两部分。

欧姆内阻主要由电极材料，钨，隔离膜的电阻及各部分的接触电阻组成，从而仍与电池的尺寸，结构，装配等因素有关。

极性内阻指电池的极性与末端在进行化学反应时转变所引起的内阻，与活性物质的本性，电极的结构，电池的制造工艺有关，特别是与电池的工作条件密切相关。

总之，内阻是决定电池性能的一个重要指标，它直接影响电池的工作电压，工作电流，输出的能量与功率，对于一个实用的电池，其内阻越小越好。

8.开路电压(OCV-开路电压)&工作电压(Work Voltage)

开路电压指外线路中没有电流通过时，电池两极之间的电位差。

工作电压又称放电电压或端电压，指有电流通过外线路时电池两极之间的电位差。

工作电压总是低于开路电压。

9.化成(形成)

化成是电池的初使化，因为在Li +第一次充电时，Li +第一次插入到石墨中，会在电池内发生电化学反应。即第一次充电时，会形成SEI(固体电解质界面固态层，SEI层包在石墨层外部，让Li +顺利地插入石墨中，但不让电子通过，而SEI层的形成是EC + Li + eàLiR+ CO2(产生气体，所以化成时需要气囊)，其形成一定要有电子参与，所以当SEI Layer足够厚时，反应停止，SEI Layer对电池电性有重要影响。所以电池Formation的流程非常重要。

五，聚合物锂离子电池的优缺点

1.优点

1>高容量

镍铬电池最大2?3倍：6000mAh

2>高密度

镍铬电池170?200Wh / kg的2?3倍

3>高工作电压

3.6V，是镍铬电池的3倍

4>长寿命(> 1000次)

5>无记忆效应

6>自放电少

7>灵活

8>安全----无金属锂;无泄漏;没有火;无毒更少的污染;如果过度充电，则安全。