充电学习——原电池、锂电池和锂离子电池

一、原电池

1、概念

       通过氧化还原反应而产生电流的装置称为原电池，也可以说是把化学能转变成电能的装置。

       原电池放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。例如铜锌原电池又称丹聂尔电池，其正极是铜极，浸中硫酸铜溶液中；负极是锌板，浸在硫酸锌溶液中。两种电解质溶液用盐桥勾通，两极用导线相连就组成原电池。平时使用的干电池，是根据原电池原理制成的。

2、工作原理

       原电池反应属于放热的反应，一般是氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是，电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的，而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实现化学能向电能的转化。但是，需要注意，非氧化还原反应一样可以设计成原电池。从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。

3、常见电极

a. 活泼性不同的金属：如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极；

b. 金属和非金属（非金属必须能导电）：如锌锰干电池，锌作负极，石墨作正极；

c. 金属与化合物如：铅蓄电池，铅板作负极，二氧化铅作正极；

d. 惰性电极如：氢氧燃料电池，电极均为铂。

4、常见电池

1）锌锰干电池

锌－锰电池具有原材料来源丰富、工艺简单，价格便宜、使用方便等优点，成为人们使用最多、最广泛的电池品种。锌－锰电池以锌为负极，以二氧化锰为正极。按照基本结构，锌－锰电池可制成圆筒形、扣式和扁形，扁形电池不能单个使用，可组合叠层电池（组）。按照所用电解液的差别将锌－锰电池分为三个类型：

a)铵型锌－锰电池：电解质以氯化铵为主，含少量氯化锌。

电池符号:(-) Zn│NH₄Cl·ZnCl₂│MnO₂ │C（石墨）(+)

总电池反应： Zn+2NH₄Cl+2MnO₂=[Zn(NH₃)₂]Cl₂+Mn₂O₃+H₂O

b) 锌型锌－锰电池：又称高功率锌－锰电池，电解质为氯化锌，具有防漏性能好，能大功率放电及能量密度较高等优点，是锌－锰电池的第二代产品，20世纪70年代初首先由德国推出。与铵型电池相比锌型电池长时间放电不产生水，因此电池不易漏液。

电池符号：(-) Zn│ZnCl₂│MnO₂ (+)

总电池反应（长时间放电）：Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl₂·2ZnO·4H₂O+2Mn₃O₄

c) 碱性锌－锰电池：这是锌－锰电池的第三代产品，具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性能好等优点。

电池符号：(-) Zn│KOH│MnO₂ (+)

总电池反应： Zn+2H₂O+MnO₂=Mn(OH)₂+Zn(OH)₂

锌－锰电池额定开路电压为1.5V，实际开路电压1.5－1.8V ，其工作电压与放电负荷有关，负荷越重或放电电阻越小，闭路电压越低。用于手电筒照明时，典型终止电压为0.9V，某些收音机允许电压降至0.75V。

2）锂原电池

又称锂电池，是以金属锂为负极的电池总称。

锂电池有三种不同的类型，即：固体正极—有机电解质电池、液体正极—液体电解质电池、固体正极—固体电解质电池。Li—(CF)n的开路电压为3.3V，比能量为480W·h·L^-1，工作温度在-55~70℃间，在20℃下可贮存10年之久！

锂电池与锂离子电池不同。前者是一次电池，后者可反复充电。

蓄电池在放电过程中属于原电池反应。

现以铅酸蓄电池为例来分析电极反应式的书写方法。

铅酸蓄电池的总反应为：Pb+ PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O

根据原电池的工作原理分析，负极失去电子发生氧化反应，可知：Pb–2e^-=Pb²⁺①，生成的Pb²⁺进入电解质溶液中，Pb²⁺与溶液中的SO₄^2-不能共存，要继续反应生成PbSO₄，即：Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄②，因此在原电池的负极反应式为①+②即：Pb–2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；正极是得电子发生还原反应的一极，则有：PbO₂+2e^-=Pb²⁺+2O^2-①，Pb²⁺和O^2-进入溶液中，由于电解质溶液是H₂SO₄溶液，O^2-在酸性环境中，不能单独存在，可供O^2-结合的微粒有H⁺和H₂O，O^2-在酸性环境中优先结合H⁺生成H₂O，这样在正极发生的反应有：4H⁺+2O^2-=2H₂O②；Pb²⁺+SO₄^2-=PbSO₄③根据以上分析可知正极反应式为①+②+③即：PbO₂+2e^-+SO₄^2-+4H⁺=PbSO₄+2H₂O。（注意：在电极反应式中应遵循电荷守恒和质量守恒；在负极反应式与正极反应式相加求总反应时要注意得失电子数要相等。）

二、锂电池

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。

1、工作原理

锂金属电池：

锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。放电反应：Li+MnO₂=LiMnO₂

锂离子电池：

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

充电正极上发生的反应为

LiCoO₂==Li_(1-x)CoO₂+XLi++Xe^-(电子)

充电负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe^- = LixC₆

充电电池总反应：LiCoO₂+6C = Li_(1-x)CoO₂+Li_xC₆

正极

正极材料：可选的正极材料很多，主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：

正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO₄ → Li_1-xFePO₄ + xLi+ + xe^-放电时：Li_1-xFePO₄ + xLi+ + xe^- → LiFePO_4。

负极

负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。

负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。

充电时：xLi+ + xe^- + 6C → Li_xC₆

放电时：Li_xC₆ → xLi+ + xe^- + 6C

2、电池安全

1）结构特性

       锂，原子序数3，原子量6.941，是最轻的碱金属元素。为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成了纳米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入，也会因氧分子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。

2）保护措施

       锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后，会开始产生副作用。过充电压愈高，危险性也跟着愈高。锂电芯电压 高于 4.2V 后， 正极材料内剩下的锂原子数量不到一半， 此时储存格常会垮掉， 让电池容量产生永久性的下降。 如果继续充电，由于负极的储存格已经装满了锂原子，后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会 由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸，使正负极短路。有时在短路 发生前电池就先爆炸，这是因为在过充过程，电解液等材料会裂解产生气体，使得电池外壳或压力阀鼓涨破 裂，让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应，进而爆炸。

       因此，锂电池充电时，一定要设定电压上限， 才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为 4.2V。 锂电芯放电时也要有电压下限。 当电芯电压低于 2.4V 时， 部分材料会开始被破坏。 又由于电池会自放电， 放愈久电压会愈低，因此，放电时最好不要放到 2.4V 才停止。锂电池从 3.0V 放电到 2.4V 这段期间，所释放 的能量只占电池容量的 3%左右。因此，3.0V 是一个理想的放电截止电压。 充放电时，除了电压的限制，电流的限制也有其必要。电流过大时，锂离子来不及进入储存格，会聚集 于材料表面。

       这些锂离子获得电子后，会在材料表面产生锂原子结晶，这与过充一样，会造成危险性。万一 电池外壳破裂，就会爆炸。 因此，对锂离子电池的保护，至少要包含：充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电池组内，除了锂电池芯外，都会有一片保护板，这片保护板主要就是提供这三项保护。但是，保护板的这三项保护显然是不够的，全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性，必须对电池爆炸的原因， 进行更仔细的分析。

3）爆炸原因

• 内部极化较大；
• 极片吸水，与电解液发生反应气鼓；
• 电解液本身的质量、性能问题；
• 注液时候注液量达不到工艺要求；
• 装配制程中激光焊接密封性能差，测漏气时漏气；
• 粉尘、极片粉尘首先易导致微短路；
• 正负极片较工艺范围偏厚，入壳难；
• 注液封口问题，钢珠密封性能不好导致气鼓；
• 壳体来料存在壳壁偏厚，壳体变形影响厚度；
• 外面环境温度过高也是导致爆炸的主要原因。

4）爆炸类型

       爆炸类型分析电池芯爆炸的类形可归纳为外部短路、内部短路、及过充三种。此处的外部系指电芯的外部，包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。

当电芯外部发生短路，电子组件又未能切断回路时，电芯内部会产生高热，造成部分电解液汽化，将电池外壳撑大。

当电池内部温度高到 135 摄氏度时，质量好的隔膜纸，会将细孔关闭，电化学反应终止或近乎终止，电流骤降，温度也慢慢下降，进而避免了爆炸发生。但是，细孔关闭率太差，或是细孔根本不会关闭的隔膜纸，会让电池温度继续升高，更多的电解液汽化，最后将电池外壳撑破，甚至将电池温度提高到使材料燃烧并爆炸。内部短路主要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜，或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。

这些细小的针状金属，会造成微短路。由于，针很细有一定的电阻值，因此，电流不见得会很大。铜铝箔毛刺系在生产过程造成，可观察到的现象是电池漏电太快，多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。而且，由于毛刺细小， 有时会被烧断，使得电池又恢复正常。因此，因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。 这样的说法，可以从各电芯厂内部都常有充电后不久，电压就偏低的不良电池，但是却鲜少发生爆炸事件，得到统计上的支持。因此，内部短路引发的爆炸，主要还是因为过充造成的。    

因为，过充后极片上到处都是针状锂金属结晶，刺穿点到处都是，到处都在发生微短路。因此，电池温度会逐渐升高，最后高温将电解液气体。这种情形，不论是温度过高使材料燃烧爆炸，还是外壳先被撑破，使空气进去与锂金属发生激烈 氧化，都是爆炸收场。但是过充引发内部短路造成的这种爆炸，并不一定发生在充电的当时。有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时，消费者就终止充电，带手机出门。这时众多的微短路所产生的热，慢慢的将电池温度提高，经过一段时间后，才发生爆炸。消费者共同的描述都是拿起手机时发现手机很烫，扔掉后就爆炸。       

       综合以上爆炸的类型，我们可以将防爆重点放在 过充的防止、外部短路的防止、及提升电芯安全性三方面。其中过充防止及外部短路防止属于电子防护，与电池系统设计及电池组装有较大关系。电芯安全性提升之重点为化学与机械防护，与电池芯制造厂有较大关系。

5）设计规范

       常见的电池充电系统包含充电器及电池组两大部分。 ①充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。适配器将交流电转为直流电，充电控制器则限制直流电的最大电流及最高电压。②电池组包含保护板及电池芯两大部分，以及一个 PTC 来限定最大电流。适配器作用：交流变直流。充电器作用: 限流限压。保护板作用：过充、 过放、过流等防护。

       过充防护系统利用充电器输出电压设定在 4.2V 左右，来达到第一层防护，这样就算电池组上的保护板失效，电池也不会被过充而发生危险。第二道防护是保护板上的过充防护功能，一般设定为 4.3V。这样，保护板平常不必负责切断充电电流，只有当充电器电压异常偏高时，才需要动作。过电流防护则是由保护板及限流片来负责，这 也是两道防护，防止过电流及外部短路。由于过放电只会发生在电子产品被使用的过程。因此，一般设计是 由该电子产品的线路板来提供第一道防护，电池组上的保护板则提供第二道防护。当电子产品侦测到供电电压低于 3.0V 时，应该自动关机。如果该产品设计时未设计这项功能，则保护板会在电压低到 2.4V 时，关闭放电回路。

       总论：电池系统设计时，必须对过充、过放、与过电流分别提供两道电子防护。 把保护板拿掉后充电，如果电池会爆炸就代表设计不良。 上述方法虽然提供了两道防护，但是由于消费者在充电器坏掉后，常会买非原厂充电器来充电，而充电器业者，基于成本考虑，常将充电控制器拿掉，来降低成本。结果，劣币驱逐良币，市面上出现了许多劣质充电器。这使得过充防护失去了第一道也是最重要的一道防线。而过充又是造成电池爆炸的最重要因素，因 此，劣质充电器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。 

       最后的防线：如果电子的防护措施都失败了，最后的一道防线，就要由电芯来提供了。电芯的安全层级， 可依据电芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。由于，电池爆炸前，如果内部有锂原子堆积在材料表面，爆炸威力会更大。而且，过充的防护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线，因此，电芯抗过充能力比抗外部短路的能力更重要。 铝壳电芯与钢壳电芯安全性比较，铝壳具有很高的安全优势。

       为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。

       大容量电池组本身必须设置较为完善的保护功能，还应考虑两种电路基板模块:保护电路基板（Protection Board PCB）模块及Smart Battery Gauge Board模块。整套的电池保护设计包括：第1级保护IC（防止电池过充、过放、短路），第2级保护IC（防止第2次过压）、保险丝、LED指示、温度调节等部件。

3、相关知识

1）激活

       那么锂电池需要激活吗？答案是肯定的，需要激活！但是，这个过程是由生产厂家完成的，与用户无关，用户也没有能力完成。锂电池真正的激活过程是这样的：锂离子电池壳灌输电解液--封口--化成，就是恒压充电，然后放电，如此进行几个循环，使电极充分浸润电解液充分活化，直至容量达到要求为止，这个就是激活过程--分容，也就是说出厂后锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。另外，其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态，激活以后再封口，除非您拥有了电芯生产设备，否则如何完成？

       可是为什么有些产品的说明书上写着，建议用户前三次使用，要对手机进行完全的充放电呢？难道这不是激活吗？其实事实是这样的，在电池出厂，然后销售，再到用户的手中，会经历一段时间，一个月或者几个月，这样一来，电池的电极材料就会“钝化”，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。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。因此用户新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。

2）过放

       锂离子电池的额定电压，因为材料的变化，一般为3.7V，磷酸铁锂（以下称磷铁）正极的则为3.2V。充满电时的终止充电电压国际标准是4.2V，磷铁3.6V。锂离子电池的终止放电电压为2.75V～3.0V(国内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，一般为3.0～2.75V，磷铁为2.5V。)。低于2.5V（磷铁2.0V）继续放电称为过放（国际标准为最低3.2v，磷铁2.8v），低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏，并不一定可以还原。而锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充。

3）电池的寿命

       锂电池的寿命是“500次”，指的不是充电的次数，而是一个充放电的周期。一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空，再由空充到满的过程，这并不等同于充一次电。比如说，一块锂电在第一天只用了一半的电量，然后又为它充满电。如果第二天还如此，即用一半就充，总共两次充电下来，这只能算作一个充电周期，而不是两个。因此，通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期，电池容量就会减少一点。不过，这个电量减少幅度非常小，高品质的电池充过多次周期后，仍然会保留原始容量的 80%，很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用。当然，锂电寿命到了最终后仍是需要更换的。而所谓500次，是指厂商在恒定的放电深度（如80%）实现了625次左右的可充次数，达到了500个充电周期。

（80%*625=500）（忽略锂电池容量减少等因素）

而由于实际生活的各种影响，特别是充电时的放电深度不是恒定的， 所以"500个充电周期"只能作为参考电池寿命。

4）电池寿命的决定因素

       锂电池一般能够充放300－500次。最好对锂电池进行部分放电，而不是完全放电，并且要尽量避免经常的完全放电。一旦电池下了生产线，时钟就开始走动。不管你是否使用，锂电池的使用寿命都只在最初的几年。电池容量的下降是由于氧化引起的内部电阻增加（这是导致电池容量下降的主要原因）。最后，电解槽电阻会达到某个点，尽管这时电池充满电，但电池不能释放已储存的电量。

       锂电池的老化速度是由温度和充电状态而决定的。下表说明了两种参数下电池容量的降低。

温度             充电 40%                 充电100%

0°C              一年后容量98%        一年后容量94%

25°C            一年后容量96%        一年后容量80%

40°C            一年后容量85%        一年后容量65%

60°C            一年后容量75%        三个月后容量60%

       高充电状态和增加的温度加快了电池容量的下降。如果可能的话，尽量将电池充到40%放置于阴凉地方。这样可以在长时间的保存期内使电池自身的保护电路运作。如果充满电后将电池置于高温下，这样会对电池造成极大的损害。

影响因素1：放电深度与可充电次数

由实验得出的数据可以知道，可充电次数和放电深度有关，电池放电深度越深，可充电次数就越少。可充电次数*放电深度=总充电周期完成次数，总充电周期完成次数越高，代表电池的寿命越高，即可充电次数*放电深度 = 实际电池寿命（忽略其他因素）

影响因素2：过充、过放、以及大的充电和放电电流

避免对电池产生过充，锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。避免低于2V或2.5V的深度放电，因为这会迅速永久性损坏锂离子电池。可能发生内部金属镀敷，这会引起短路，使电池不可用或不安全。大多数锂离子电池在电池组内部都有电子电路，如果充电或放电时电池电压低于2.5V、超过4.3V或如果电池电流超过预定门限值，该电子电路就会断开电池连接。避免大的充电和放电电流，因为大电流给电池施加了过大的压力。

影响因素3：过热或过冷环境

温度对锂电池寿命也有较大的影响。冰点以下环境有可能使锂电池在电子产品打开的瞬间烧毁，而过热的环境则会缩减电池的容量。因此，如果笔记本长期使用外接电源也不将电池取下来，电池就长期处于笔记本排出的高热当中，很快就会报废。

影响因素4：长时间满电、无电状态

过高和过低的电量状态对锂电池的寿命有不利影响。大多数售卖电器或电池上标识的可反复充电次数，都是以放电80%为基准测试得出的。实验表明，对于一些笔记本电脑的锂电池，经常让电池电压超过标准电压0.1伏特，即从4.1伏上升到4.2伏，那么电池的寿命会减半，再提高0.1伏，则寿命减为原来的1/3；给电池充电充得越满，电池的损耗也会越大。长期低电量或者无电量的状态则会使电池内部对电子移动的阻力越来越大，于是导致电池容量变小。锂电池最好是处于电量的中间状态，那样的话电池寿命最长。

由上可以总结出以下几点可延长锂电池容量和寿命的注意事项。

• 如果长期用外接电源为笔记本电脑供电，或者电池电量已经超过80%，马上取下电池。平时充电不需将电池充满，充至80%左右即可。调整操作系统的电源选项，将电量警报调至20%以上，平时电池电量最低不要低于20%。
• 手机等小型电子设备，充好电就应立刻断开电源线 （包括充电功能的USB接口），一直连接会损害电池。要经常充电，但不必非得把电池充满。
• 无论是对笔记本还是手机等，都一定不要让电池耗尽（自动关机）。
• 如果要外出旅行，可把电池充满，但在条件允许的情况下随时为电器充电。
• 使用更为智能省电的操作系统。

三、锂离子电池

       锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

1、组成部分

钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列：

（1）正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。

（2）隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

（3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。

（4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。

（5）电池外壳——分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端 。

       根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池(Liquified Lithium-Ion Battery，简称为LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium-Ion Battery，简称为PLB)。

2、制作工艺

       锂电池的正极材料有钴酸锂LiCoO2 、三元材料Ni+Mn+Co、锰酸锂LiMn2O4加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。

1）制浆：用专门的溶剂和粘结剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。

2）涂膜：通过自动涂布机将正负极浆料分别均匀地涂覆在金属箔表面，经自动烘干后自动剪切制成正负极极片。

3）装配：按正极片—隔膜—负极片—隔膜自上而下的顺序经卷绕注入电解液、封口、正负极耳焊接等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。

4）化成：将成品电池放置测试柜进行充放电测试，筛选出合格的成品电池，待出厂 

3、保护机制

1）保护电路

防止过充、过放、过载、过热。

2）排气孔

因其具有防爆炸功能，电池界业内人士也称为防爆孔或防爆线。原理十分简单，在壳体表面划出一条比壳体表面厚度稍微薄一点的线或孔，当电芯短路时，电池内部短时间内将产生大量气体并迅速增大压强，当压力过载时，因防爆孔薄于壳体其余地方，气体便防爆孔处泄气，从而达到避免电芯整体爆炸的危险。

3）隔膜

隔离电芯正、负极片，以防止卷芯内部正、负极片直接接触造成短路；从微观角度看，隔膜表面为网状结构，通常有PP、PE之分，也有PE、PP复合在一起的。

隔膜在电池内部温度过高时还能融化，以防止电池爆炸。当电池内部温度达到130℃（锂离子电池国家标准gb18287-2000）以上时，隔膜的网状孔将闭合，阻止锂离子通过升高内阻(至2kΩ)，以达到阻止电芯内部温度继续升高的作用，从而保护电芯产生爆炸的危险。

排气孔、隔膜一旦激活，电池将永久失效。

4）锂电池鼓壳

锂是化学周期表上直径最小也最活泼的金属。体积小所以容量密度高，广受消费者与工程师欢迎。但是， 化学特性太活泼，则带来了极高的危险性。锂金属暴露在空气中时，会与氧气产生激烈的氧化反应而爆炸。 为了提升安全性及电压，科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构，形成 了奈米等级的细小储存格子，可用来储存锂原子。这样一来，即使是电池外壳破裂，氧气进入，也会因氧分 子太大，进不了这些细小的储存格，使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。

锂离子电池的这种原理，使得 人们在获得它高容量密度的同时，也达到安全的目的。 锂离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子，氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去，进入负 极的储存格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触 而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时， 自动关闭细孔，让锂离子无法穿越，以自废武功，防止危险发生。