一般而言,鋰離子電池有三部分構成:
1.鋰離子電芯
2.保護電路(PCM)
3.外殼即膠殼

電池的分類

從鋰離子電池與手機配合情況來看,一般分為外置電池和內置電池,這種叫法很容易理解,外置電池就是直接裝在手上背面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而內置電池就是裝入手機后,還另有一個外殼把其扣在手機電池內,如:MOTOROLA　998,8088,NOKIA的大部分機型
1.外置電池
外置電池的封裝形式有超聲波焊接和卡扣兩種:
1.1超聲波焊接
外殼
這種封裝形式的電池外殼均有底面殼之分,材料一般為ABS+PC料,面殼一般噴油處理,代表型號有 :MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原裝電池的外殼經噴油處理后長期使用一般不會磨花,而一些品牌電池或水貨電池用上幾天外殼噴油就開始脫落了.其原因為:手機電池的外殼較便宜,而噴油處理的成本一般為外殼的幾倍(好一點的),這樣處理一般有三道工序:噴光油(打底),噴油(形成顏色),再噴亮油(順序應該是這樣的,如果我沒記錯的話),而一些廠商為了降低成本就省去了第一和第三道工序,這樣成本就很低了.
超聲波焊塑機
其作用為:焊接，有了好的超聲波焊塑機不夠的,是否能夠焊接OK,還與外殼的材料和焊塑機參數設置有很大關系,外殼方面主要與生產廠家的水口料摻雜情況有關,而參數設置則需自己摸索,由于涉及到公司一些技術資料,在這里不便多講.
1.2卡扣式
卡(ka)扣式電池的(de)原理為底面殼設計時(shi)形成卡(ka)扣式,其一般為一次性,如果卡(ka)好(hao)后用戶強行折(zhe)開的(de)話,就(jiu)無法(fa)復原,不過這對于生產(chan)廠家來講不是(shi)很大的(de)難度(du)(卡(ka)好(hao)后再折(zhe)開),其代(dai)表型號有:愛立信788,MOTOROLA V66.

2.內置電池
內置電池的封形式也有兩種,超聲波焊接和包標(使用商標將電池全部包起)
超聲波焊接的電池主要有:NOKIA 8210,8250,8310,7210等.
包標的電池就很多了,如前兩年很滸的MOTO998 ,8088了.
第二節 鋰離子電芯的(de)基本知識(shi)

鋰離子電芯是一種新型的電池能源，它不含金屬鋰，在充放電過程中，只有鋰離子在正負極間往來運動，電極和電解質不參與反應。鋰離子電芯的能量容量密度可以達到300Wh/L，重量容量密度可以達到125Wh/L。
一、 電芯原理
鋰(li)離(li)子電(dian)芯(xin)的(de)反應機理是隨(sui)著充放電(dian)的(de)進(jin)行，鋰(li)離(li)子在(zai)正(zheng)負(fu)極之間嵌入脫出，往返穿梭(suo)電(dian)芯(xin)內部而沒有金屬鋰(li)的(de)存在(zai)，因此鋰(li)離(li)子電(dian)芯(xin)更加(jia)安全穩定。

二、 電芯的構造
電芯的正極是LiCoO2加導電劑和粘合劑，涂在鋁箔上形成正極板，負極是層狀石墨加導電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上，目前比較先進的負極層狀石墨顆粒已采用納米碳。
根據上述(shu)的(de)反(fan)應機理，正(zheng)極(ji)采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一(yi)種層結構很穩(wen)(wen)定的(de)晶(jing)型(xing)，但當從LiCoO2拿走XLi后，其結構可能發(fa)生(sheng)變化(hua)，但是否發(fa)生(sheng)變化(hua)取決于(yu)X的(de)大(da)小(xiao)。通過(guo)研究發(fa)現(xian)當X>0.5時Li1-XCoO2的(de)結構表(biao)現(xian)為(wei)極(ji)其不(bu)(bu)穩(wen)(wen)定，會發(fa)生(sheng)晶(jing)型(xing)癱塌，其外部(bu)表(biao)現(xian)為(wei)電(dian)(dian)芯(xin)(xin)的(de)壓(ya)(ya)(ya)倒終結。所以(yi)電(dian)(dian)芯(xin)(xin)在(zai)使(shi)用過(guo)程中應通過(guo)限(xian)(xian)制充電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)來(lai)控制Li1-XCoO2中的(de)X值，一(yi)般充電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)不(bu)(bu)大(da)于(yu)4.2V那么X小(xiao)于(yu)0.5 ，這時Li1-XCoO2的(de)晶(jing)型(xing)仍是穩(wen)(wen)定的(de)。負(fu)極(ji)C6其本身(shen)有(you)自(zi)己的(de)特(te)點，當第一(yi)次(ci)(ci)化(hua)成后，正(zheng)極(ji)LiCoO2中的(de)Li被(bei)充到負(fu)極(ji)C6中，當放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)時Li回到正(zheng)極(ji)LiCoO2中，但化(hua)成之后必須(xu)有(you)一(yi)部(bu)分(fen)Li留在(zai)負(fu)極(ji)C6中，心以(yi)保(bao)證(zheng)下(xia)次(ci)(ci)充放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)Li的(de)正(zheng)常(chang)嵌入，否則電(dian)(dian)芯(xin)(xin)的(de)壓(ya)(ya)(ya)倒很短，為(wei)了保(bao)證(zheng)有(you)一(yi)部(bu)分(fen)Li留在(zai)負(fu)極(ji)C6中，一(yi)般通過(guo)限(xian)(xian)制放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)下(xia)限(xian)(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)來(lai)實現(xian)。所以(yi)鋰電(dian)(dian)芯(xin)(xin)的(de)安(an)全充電(dian)(dian)上限(xian)(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)≤4 .2V，放(fang)(fang)(fang)電(dian)(dian)下(xia)限(xian)(xian)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)≥2.5V。

三、 電芯的安全性
電(dian)(dian)芯(xin)的(de)(de)(de)安全(quan)性與電(dian)(dian)芯(xin)的(de)(de)(de)設計(ji)、材(cai)料(liao)及生(sheng)產工藝生(sheng)產過程的(de)(de)(de)控制等因素密切相關。在電(dian)(dian)芯(xin)的(de)(de)(de)充(chong)放電(dian)(dian)過程中，正(zheng)負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)均(jun)處于動態變(bian)化中，隨著充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)增高(gao)，正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)（LixCoO2）電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)不斷上升，嵌(qian)鋰(li)(li)的(de)(de)(de)負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)（LixC6）電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)首(shou)先下(xia)降，然(ran)后(hou)出現一個較長的(de)(de)(de)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)平臺(tai)，當(dang)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓過高(gao)（ >4.2V）或由于負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)活性材(cai)料(liao)面(mian)密度相對(dui)于正(zheng)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)面(mian)密度(C/A)比值不足時,負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)過度嵌(qian)鋰(li)(li)，負(fu)極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)則(ze)迅速(su)下(xia)降，使金屬(shu)鋰(li)(li)析出(正(zheng)常情況(kuang)下(xia)則(ze)不會有金屬(shu)鋰(li)(li)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)析出)，這樣會對(dui)電(dian)(dian)芯(xin)的(de)(de)(de)性能及安全(quan)性構成極(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)大的(de)(de)(de)威脅(xie)。電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)變(bian)化見(jian)下(xia)圖(tu)：

在材料已定的情況下，C/A太大，則會出現上述結果。相反，C/A太小，容量低，平臺低，循環特性差。這樣，在生產加工中如何保證設計好的C/A比成了生產加工中的關鍵。所以在生產中應就以下幾個方面進行控制：
1.負極材料的處理
1)將大粒徑及超細粉與所要求的粒徑進行徹底分離，避免了局部電化學反應過度激烈而產生負反應的情況，提高了電芯的安全性。
2）提高材料表面孔隙率，這樣可以提高10%以上的容量，同時在C/A 比不變的情況下，安全性大大提高。處理的結果使負極材料表面與電解液有了更好的相容性，促進了SEI膜的形成及穩定上。
2.制漿工藝的控制
1)制漿過程采用先進的工藝方法及特殊的化學試劑，使正負極漿料各組之間的表面張力降到了最低。提高了各組之間的相容性，阻止了材料在攪拌過程“團聚”的現象。
2)涂布時基材料與噴頭的間隙應控制在0.2mm以下，這樣涂出的極板表面光滑無顆粒、凹陷、劃痕等缺陷。
3)漿料應儲存6小時以上，漿料粘度保持穩定，漿料內部無自聚成團現象。均勻的漿料保證了正負極在基材上分布的均勻性，從而提高了電芯的一致性、安全性。
3.采用先進的極片制造設備
1)可以保證極片質量的穩定和一致性，大大提高電芯極片均一性，降低了不安全電芯的出現機率。
2)涂布機單片極板上面密度誤差值應小于±2%，極板長度及間隙尺寸誤差應小于2mm。
3)輥壓機的輥軸錐度和徑向跳動應不大于4μm，這樣才能保證極板厚度的一致性。設備應配有完善的吸塵系統，避免因浮塵顆粒而導致的電芯內部微短路，從而保證了電芯的自放電性能。
4)分切機應采用切刀為輥刀型的連續分切設備，這樣切出的極片不存在荷葉邊，毛刺等缺陷。同樣設備應配有完善的吸塵系統，從而保證了電芯的自放電性能。
4.先進的封口技術
目前國內外方形鋰離子電芯的封口均采用激光（LASER）熔接封口技術，它是利用YAG棒（釔鋁石榴石）激光諧振腔中受強光源（一般為氮燈）的激勵下發出一束單一頻率的光（λ=1.06mm）經過諧振折射聚焦成一束，再把聚焦的焦點對準電芯的筒體和蓋板之間，使其熔化后親合為一體，以達到蓋板與筒體的密封熔合的目的。為了達到密封焊，必須掌握以下幾個要素：
1)必須有能量大、頻率高、聚焦性能好、跟蹤精度高的激光焊機。
2)必須有配合精度高的適用于激光焊的電芯外殼及蓋板。
3)必須有高統一純度的氮氣保護，特別是鋁殼電芯要求氮氣純度高，否則鋁殼表面就會產生難以熔化的Al2O3（其熔點為2400℃）。
四、電芯膨脹原因及控制
鋰離子電芯在制造和使用過程中往往會有腫脹現象，經過分析與研究，發現主要有以下兩方面原因：
1鋰離子嵌入帶來的厚度變化
電芯充電時鋰離子從正極脫出嵌入負極，引起負極層間距增大，而出現膨脹，一般而言，電芯越厚，其膨脹量越大。
2． 工藝控制不力引起的膨脹
在制造過程中，如漿料分散、C/A比離散性、溫度控制都會直接影響電芯電芯的膨脹程度。特別是水，因為充電形成的高活性鋰碳化合物對水非常 敏感，從而發生激烈的化學反應。反應產生的氣體造成電芯內壓升高，增加了電芯的膨脹行為。所以在生產中，除了應對極板嚴格除濕外，在注液過程中更應采用除濕設備，保證空氣的干燥度為HR2%，露點（大氣中的濕空氣由于溫度下降,使所含的水蒸氣達到飽和狀態而開始凝結時的溫度）小于-40℃。在非常干燥的條件下，并采取真空注液，極大地降低了極板和電解液的吸水機率。
五、鋁殼電芯與鋼殼電芯安全性比較
鋁(lv)殼(ke)相(xiang)對(dui)于鋼殼(ke)具有很高的安全優勢(shi)，以(yi)下是不同(tong)的壓力實驗：

注：壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)是(shi)電(dian)(dian)芯(xin)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)為電(dian)(dian)芯(xin)內(nei)(nei)部之(zhi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)（單(dan)位：Kg），表內(nei)(nei)數據為電(dian)(dian)芯(xin)之(zhi)厚(hou)度(單(dan)位：mm)由(you)此可(ke)見(jian)鋼(gang)殼(ke)對內(nei)(nei)壓(ya)(ya)(ya)(ya)反(fan)映十分遲鈍，而鋁殼(ke)對內(nei)(nei)壓(ya)(ya)(ya)(ya)反(fan)應卻十分敏(min)銳。因(yin)此從厚(hou)度上就基本能判(pan)斷出(chu)電(dian)(dian)芯(xin)的內(nei)(nei)壓(ya)(ya)(ya)(ya)，而鋼(gang)殼(ke)電(dian)(dian)芯(xin)往(wang)往(wang)隱含著內(nei)(nei)壓(ya)(ya)(ya)(ya)帶來的不安全隱患。其中鋼(gang)殼(ke)電(dian)(dian)芯(xin)型(xing)號為063448。

第(di)三節 鋰離子電池保護線路(PCM)

由第二節鋰離子電芯的知識我們可以看出,鋰離子電池至少需要三重保護-----過充電保護,過放電保護,短路保護,那么就應而產生了其保護線路,那么這個保護線路針對以上三個保護要求而言:
過充電保護: 過充電保護 IC 的原理為：當外部充電器對鋰電池充電時，為防止因溫度上升所導致的內壓上升，需終止充電狀態。此時，保護 IC 需檢測電池電壓，當到達 4.25V 時（假設電池過充點為 4.25V）即啟動過度充電保護，將功率 MOS 由開轉為切斷，進而截止充電。
過(guo)(guo)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)保護(hu): 過(guo)(guo)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)保護(hu) IC 原理：為了防止鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)過(guo)(guo)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，假設(she)鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)接(jie)上(shang)負載，當鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓低于其過(guo)(guo)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓檢測點（假定為 2.5V）時(shi)(shi)將啟(qi)動過(guo)(guo)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)保護(hu)，使功率(lv) MOSFET 由開轉變為切斷而截止放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，以(yi)避免電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)過(guo)(guo)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)現象(xiang)產(chan)(chan)生，并將電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)保持在低靜態(tai)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)待(dai)機(ji)模式，此(ci)時(shi)(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)僅 0.1uA。 當鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)接(jie)上(shang)充電(dian)(dian)(dian)(dian)器，且此(ci)時(shi)(shi)鋰(li)(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓高于過(guo)(guo)度放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓時(shi)(shi)，過(guo)(guo)度放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)保護(hu)功能方可解除。另外，考慮到脈(mo)沖(chong)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)情況，過(guo)(guo)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)檢測電(dian)(dian)(dian)(dian)路設(she)有延遲時(shi)(shi)間以(yi)避免產(chan)(chan)生誤(wu)動作(zuo)。