三星锂电池的充放电特性

      三星锂电池的正极材料为LiCoO2负极材料为石墨晶体，这两种材料都具有层状结构，允许锂离子进出。三星锂电池在充电时发生如下主要化学反应:
                              正极:LiCoO2一xLi+ 十 Li1-xCoO2+xe
                              负极:xe+xLi+ 十 6C —— LixC6
      以上反应均为可逆反应，电池在放电时发生逆反应。在一定的条件下，电池内部还会发生一些副反应，在极端情况下，这些副反应会导致电池电解质燃烧或爆炸。因此，三星锂电池的安全性能一直都备受人们的关注。但是，目前关于三星锂电池中电解质燃烧或爆炸的过程认识还很不统一。可能造成电池着火、爆炸的反应主要因素有:
      ① Li+在正、负极嵌入后形成的Li1-x受热会放出氧气，而LixC6遇氧气就会燃烧，产生大量的热。
      ②在多次充放电后，石墨负极的表面往往会形成一层SEI膜，阻止电解液与石墨负极之间相互作用。但当温度升高时，SEI膜会发生分解反应，引起电解质与负极表面发生不可逆反应，导致不可逆容量形成并产生热量.使温度进一步上升。
      ③温度升高时，溶剂与电解质也会发生反应，放出热量。
      由此可见，三星锂电池的安全性能和电池容量与温度密切相关，当电池温度升高时，电池内部将发生一系列化学反应，导致不可逆容量形成并产生大量热量。如果电池内部反应产生的热量远远大于电池散热量，就会使电池温度达到着火点，引起电池燃烧或爆炸。正是由于三星电池的这些内部特性，使它的充放电速率都受到了限制，它无法像镍氢电池那样，在短时间内急速充电，也无法大电流放电。否则，三星锂电池的容量、寿命将会减少，甚至引发电池爆炸或燃烧。
      兼顾充电过程的安全性、快速性和电池使用的高效性，三星锂电池通常都采用恒流转恒压充电方式。充电初期，先用1C恒定速率充电，电池电压逐渐上升。当单体电池电压上升到4.1V(或4.2V)时，充电器转入恒压充电方式，单体电池电压波动控制在50mV内.此时充电电流逐渐减小，当电流下降至某一设定值时，即可认为电池充电满。下图为三星锂电池的充电特性曲线示意图。为了保证三星锂电池的放电容量，通常要求它的最大放电速率为1C。

                               三星锂电池的充电特性曲线示意图
    在使用三星锂电池时，电池的过充与过放也是一个值得注意的问题。三星锂电池过充时，过量的Li+没有负极材料可供嵌人，那部分Li十就会在负极表面还原为金属锂析出，从而带来短路的危险。而且，引起正极活性物质结构发生不可逆变化和电解液分解，产生大量气体，放出大量热量，使电池温度和内压增加，存在爆炸、燃烧等隐患。三星锂电池过放电时，负极及其表面的SEI膜中的Li+可能全部脱出，SEI膜被破坏。当电池再次充放电循环时，重新形成SEI膜稳定性和致密性可能变差，需要的Li十量较大，由此造成电池容量和充放电效率降低。因此，在三星锂电池充放电时，通常都要求单体电池电压不得高于4.5V或低于2.2V。