锂电池串联问题

　　由于电池在生产过程中，从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序。即使经过严格的检测程序，使每组电源的电压、电阻、容量一致，但使用一段时间，也会产生这样或那样的差异。

      如同一位母亲生的双胞胎，刚生下时可能长得一模一样，做为母亲都很难分辨。然而，在两个孩子不断成长时，就会产生这样或那样的差异锂动力电池也是这样。使用一段时间产生差异后，采用整体电压控制的方式是难以适用于锂动力电池的，如一个36V的电池堆，必须用10只电池串联。整体的充电控制电压是42V，而放电控制电压是26V。用整体电压控制方式，初始使用阶段由于电池一致性特别好，也许不会出现什么问题。在使用一段时间以后电池内阻和电压产生波动，形成不一致的状态，（不一致是的，一致性是相对的）这种时候仍然使用整体电压控制是不能达到其目的的。例如10只电池放电时其中两只电池的电压在2.8V，四只电池的电压是3.2V，四只是3.4V，现在的整体电压是32V，我们让它继续放电一直工作到26V。这样，那两只2.8V的电池就低于2.6V 处于了过放状态。锂电池几次过放就等于报废。反之，用整体电压控制充电的方式进行充电，也会出现过充的状况。比如用上述10只电池当时的电压状态进行充电。整体电压达到42V时，那两只2.8V的电池处于﹨“饥饿﹨”的状态，而迅速吸收电量，就会超过4.2V，而过充的超过4.2V的电池，不仅由于电压过高产生报废，甚至还会发生危险，这就是锂动力电池的特性。

　　锂离子电池的额定电压为3.6V（有的产品为3.7V）。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的4.2V；阳极材料为焦炭的4.1V。不同阳极材料的内阻也不同，焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也略有差别，如图1所示。一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。现在使用的大部分是4.2V的，锂离子电池的终止放电电压为 2.5V～2.75V（电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同）。低于终止放电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害。

　　便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。除大家较熟悉的高性能碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来开发的锂电池。本文主要介绍有关锂电池的基本知识。这包括它的特性、主要参数、型号的意义、应用范围及使用注意事项等。

　　锂是一种金属元素，其化学符号为Li（其英文名为lithium），是一种银白色、十分柔软、化学性能活泼的金属，在金属中是轻的。它除了应用于原子能工业外，可制造特种合金、特种玻璃（电视机上用的荧光屏玻璃）及锂电池。在锂电池中它用作电池的阳极。

　　锂电池也分成两大类：不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能（或者还原性能极差）。而可充电的电池称为二次性电池（也称为蓄电池）。它能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的，如电能化学能锂电池的主要特

　　锂电池没有使用完可以充电，当相机提示电池不足，就可以充电了，其寿命主要是取决于充电次数，一般600次左右。锂电池由于内阻极小，不能用短路的办法放电（即使普通5号镍氢充电电池放电也要串一只十几欧姆小电阻），否则，强大短路放电电流，极有可能使电池严重发热、电极烧坏，致使电池报废（充不进电）！

　　现在数码相机、手机、笔记本电脑等使用的锂离子电池都采用智能充电，说明书都有提示，一般3-5小时（时间不一）充满电自动停止，没有必要象有些人误导什么前几次每一次要充十几个小时，而且充电以前要放净电！这是不正确的说法！！！！！！！

　　锂电池、镍氢充电电池等充满点后，在充满电后，其空载情况（不工作）下，一般要比标称电压高15%--20%左右，这是正常现象，随着充电次数增加，几百次以后，逐步降低，充电时间也变短，直至电池老化，充不进电了，即电池报废。

　　I50是3.7V锂电池，充满电，在空载情况下，用万用电表测量电压应该在4.2V-4.5V左右，就好比刚买的1.5V新电池，应大于1.5V,在1.6V左右。如果I50是3.7V锂电池充满电用万用电表测量电压才3.7V或小于3.7V，将电池装入设备（如数码相机），满载（电路工作）后，电压急剧下降，致使设备不能工作，其实电池已经没有电了！

μA和μC的差为锂离子电池的开路电压（高电压值），当这个电压值在Eg区间内，就能够***电解液正常工作。“正常工作”的意思是：锂离子电池通过电解液在正负极间来回运动，但不会与电解液发生氧化还原反应，从而***电池结构的稳定性。而正负极材料的电化学势造成电解液工作非正常有两种形式：

　　1、当负极的电化学势高于电解液低电子未占有能级时，负极的电子会被电解液夺取，因而电解液被氧化，反应产物在负极材料颗粒表面形成“固液界面层”，从而导致负极可能遭到破坏。

　　2、当正极的电化学势低于电解液高电子占有能级时，电解液中的电子会被正极夺取，从而被电解液氧化，反应产物在正极材料颗粒表面形成“固液界面层”，从而导致正极可能遭到破坏。

　　但是，这种正极或者负极遭到破坏的可能性却因为“固液界面层”的存在而阻止了电子在电解液和正负极间的进一步运动，反而保护了电极材料，这就是说，程度较轻的“固液界面层”是“保护性”的。这种保护性的前提是：正负极电化学势可以略微超过Eg区间，但不能超出太多。比如，现在的锂离子电池负极材料之所以大多选用石墨，就是因为石墨相对于Li/Li+电极的电化学势约为0.2V，略微超出了Eg区间（1V~4.5V），但因为有“保护性”的“固液界面层”，使得电解液不被进一步还原，从而停止了极化反应的继续发展。但是，5V高电压正极材料超出了现在商用有机电解液的Eg区间太多，因而在充放电过程中极易被氧化，随着充放电次数的增加，容量下降，寿命减少。

　　现在明白了锂离子电池的开路电压之所以选择为4.2V，是因为现有商用锂电池电解液Eg区间为1V~4.5V，如果开路电压设定为4.5V或许可以提高锂电池输出的电能，但也加大了电池过充的风险，而过充的危害有相当多的资料已经说明，这里就不再多说了。

　　根据上述原理，人们要想通过提高电压值来提升锂电池的能量密度，只有两条道路可寻，一是找到可与高电压值正极材料匹配的电解液，二是对电池进行保护性的表面改性。