首先，我們需要了解鋰電池的概念。鋰電池：一類(lèi)采用石墨或其他碳材料作為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極的可充電電池，在充放電過(guò)程中，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，所以鋰電池也叫做鋰離子電池。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋰電池已經(jīng)逐漸取代鉛酸蓄電池的市場(chǎng)地位。鋰電池的主要構(gòu)成為正負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜以及外殼。

在了解鋰電池工作原理之前，先大概了解下鋰電池的組成部分，如下示意圖：

鋰離子電池電池組成部分如下：

1、正極——活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料，電動(dòng)自行車(chē)則普遍用鎳鈷錳酸鋰（俗稱(chēng)三元）或者三元+少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。

2、隔膜——一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，可以讓鋰離子自由通過(guò)，而電子不能通過(guò)。

3、負(fù)極——活性物質(zhì)為石墨，或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳，導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。

4、有機(jī)電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類(lèi)溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。

5、電池外殼——分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負(fù)極引出端。

今天我們將從鋰電池充電過(guò)程、放電過(guò)程和電池保護(hù)板三大部分給大家介紹其工作原理：

1、充電過(guò)程

電池的正極由鋰離子生成，生成的鋰離子從正極“跳進(jìn)”電解液里，通過(guò)電解液“爬過(guò)”隔膜上彎彎曲曲的小洞，運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，與早就通過(guò)外部電路跑到負(fù)極的電子結(jié)合在一起。

• 正極上發(fā)生的反應(yīng)為：LiCoO2==充電==Li1-xCoO2+Xli++Xe(電子)

  
  

• 負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為：6C+XLi++Xe=====LixC6

在充電的過(guò)程中，Li+從正極LiCoO2中脫出，進(jìn)入電解液，在充電器附加的外電場(chǎng)作用下向負(fù)極移動(dòng)，依次進(jìn)入石墨或焦炭C組成的負(fù)極，在負(fù)極形成LiC化合物。

2、放電過(guò)程

過(guò)程正好相反鋰離子返回正極，電子通過(guò)用電器由外電路到達(dá)正極與鋰離子復(fù)合。電池放電，此時(shí)負(fù)極上的電子e從通過(guò)外部電路跑到正極上，正鋰離子Li+從負(fù)極“跳進(jìn)”電解液里，“爬過(guò)”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達(dá)正極，與早就跑過(guò)來(lái)的電子結(jié)合在一起。

電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。

3、電池保護(hù)板

顧名思義，電池保護(hù)板主要是針對(duì)可充電電池（一般指鋰電池）起保護(hù)作用的集成電路板。鋰電池（可充型）之所以需要保護(hù)，是由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池總會(huì)有保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。

下圖為電池板保護(hù)電路。

PTC：正溫度系數(shù)熱敏電阻；

NTC：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，在環(huán)境溫度升高時(shí)，其阻值降低，使用電設(shè)備或充電設(shè)備能夠及時(shí)反應(yīng)，控制內(nèi)部中斷而停止充放電；

U1為電路保護(hù)芯片，U2為兩個(gè)反接的MOSFET開(kāi)關(guān)。正常狀態(tài)下電池板U1的CO和DO都輸出高電壓，兩個(gè)MOSFET都處于打開(kāi)狀態(tài)，電池可以自由充放電。

充電保護(hù)簡(jiǎn)化原理圖

過(guò)充電保護(hù)：當(dāng)U1檢測(cè)到電池電壓達(dá)到過(guò)充保護(hù)門(mén)限，CO管腳輸出低電平，MOS管開(kāi)關(guān)2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)閉，充電回路關(guān)斷，充電器無(wú)法再對(duì)電池充電，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)充保護(hù)。

過(guò)放電保護(hù)：在電池放電過(guò)程中，當(dāng)U1檢測(cè)到電池電壓低于過(guò)放保護(hù)門(mén)限時(shí)，DO腳由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?，MOS管開(kāi)關(guān)1關(guān)閉，使電池?zé)o法再放電；過(guò)放電保護(hù)狀態(tài)下電池電壓不能再降低，要求保護(hù)電路的電流極小，控制電路進(jìn)入低功耗。

過(guò)流保護(hù)：正常情況下，電池對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，電流經(jīng)過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的MOS管開(kāi)關(guān)，VM管腳檢測(cè)到兩個(gè)MOS管的壓降電壓為U。若負(fù)載因某種原因?qū)е耈異常，使回路電流增大，當(dāng)U大于一定值時(shí)，DO管腳由高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷海琈OS管開(kāi)關(guān)1關(guān)閉，從而使放電回路電流為零，達(dá)到過(guò)電流保護(hù)作用。