Multisim动力电池恒压恒流充电技术研究(3)

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第三章充电原理和方法，详细阐述了各充电原理和方法，并对均衡充电进行了分类。

第四章充电器件和电路，介绍了下文电路中主要器件的使用方法和注意事项。设计了市电到9V电压的转换电路以及电池模型。

第五章仿真及结果，设计并用软件仿真了三种的简单的充电电路，用示波器输出了电流、电压曲线，并与理论的曲线相比较，分析总结了仿真结果。

2 锂电池简介和发展

本章主要介绍了锂离子电池的发展状况、工作原理、应用以及优缺点，介绍了目前的锂离子电池的市场、生产和发展趋势，且和其它小型蓄电池做了比较。

2.1锂电池介绍

电池可以分为化学电池、生物电池以及物理电池。传统意义上的锂电池基本由正极、电解液、负极组成，一般可以分为原电池(一次性电池)和锂二次电池（可充电）。我们日常所熟悉的原电池有碱锰电池、锰干电池等，二次电池有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池。俗称的“锂电池”是由锂原电池和锂离子蓄电池等组成的，对于原电池，我们日常所熟悉的纽扣式(锂锰)电池是锂原电池；而电脑等小型设备使用的锂电池多为锂离子蓄电池，即锂离子电池。

小型便携电子设备在科学技术日益发展的今天以飞快的速度迅速更新发展，这就对电源提出了更加高的要求。在人们对电池研究的过程中，由于锂金属的小原子量和最负的标准电极电位的良好特性，使得研究人员们一直以来把用金属锂作为电池的负极当做一个研究方向。电子手表、计算机电源首先作为锂电池广泛应用的地方，20世纪80年代中期以后，金属锂蓄电池商业化产品开始出现。1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。1978年，科学工作者提出正负极都用锂离子嵌入、脱出的活性物质构成电池，并进行了大量的研究。1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。1990年，日本SONY公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，锂只以锂离子的形态存在，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳是有很多微孔的层状结构，这样达到负极的锂离子就会嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。这种电池为了区别于“金属锂蓄电池”，就称作“锂离子蓄电池”。锂离子蓄电池的推出，打开了世界范围内对其的广泛研究，几年时间便得到了广泛的应用。2000年，日本锂离子电池销售额更是高达3万亿日元[1][2][3]。文献综述

2.1.1锂离子电池定义

锂离子电池的定义一般可描述为“以能够吸收并去除锂离子的含有锂离子的金属氧化物作为正极，以能够吸收并去除锂离子的碳材料作为负极，基于局部化学反应原理的非水蓄电池”。在广义的范畴内其负极材料也可采用其它材料，如金属氧化物。这里局部反应是指主体分子吸收并去除客体分子或客体离子的现象[3]。

2.1.2 锂离子电池的工作原理

锂离子电池的结构是由可/嵌入锂离子的正极和可/释放锂离子的负极构成。中间是电解质，把正极与负极隔开,锂离子可以通过而电子不能通过。通过锂离子在正负电极之间的移动来完成电池的充电和放电,而材料结构不会发生不可逆变化。充电时,正极中的锂原子电离成锂离子和电子。锂离子在外加电场作用下,在电解质中由正极迁移到负极,还原成锂原子,插入到负极的层状结构中。放电时,锂原子在负极表面电离成离子和电子,通过电解质和负载流向正极,在正极重新和电子复合成锂原子然后插入到正极的层状结构中。在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间过来过去的移动，如果我们把锂电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂电池一个可爱的名字摇椅式电池所以最初锂离子电池又被称为“摇椅电池”。