万能充输出电压大于电池限制电压会怎么样_百度知道不能再低调了，给你们普及下锂电池知识吧！ - 电源技术论坛 -
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不能再低调了，给你们普及下锂电池知识吧！
18:05:58　　
本帖最后由 wuzhan110 于
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& & 该电路主要由锂电池保护专用集成电路ＤＷ０１，充、放电控制ＭＯＳＦＥＴ１（内含两只Ｎ沟道ＭＯＳＦＥＴ）等部分组成，单体锂电池接在Ｂ＋和Ｂ－之间，电池组从Ｐ＋和Ｐ－输出电压。充电时，充电器输出电压接在Ｐ＋和Ｐ－之间，电流从Ｐ＋到单体电池的Ｂ＋和Ｂ－，再经过充电控制ＭＯＳＦＥＴ到Ｐ－。在充电过程中，当单体电池的电压超过４．３５Ｖ时，专用集成电路ＤＷ０１的ＯＣ脚输出信号使充电控制ＭＯＳＦＥＴ关断，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中，当单体电池的电压降到２．３０Ｖ时，ＤＷ０１的ＯＤ脚输出信号使放电控制ＭＯＳＦＥＴ关断，锂电池立即停止放电，从而防止锂电池因过放电而损坏，ＤＷ０１的ＣＳ脚为电流检测脚，输出短路时，充放电控制ＭＯＳＦＥＴ的导通压降剧增，ＣＳ脚电压迅速升高，ＤＷ０１输出信号使充放电控制ＭＯＳＦＥＴ迅速关断，从而实现过电流或短路保护。
　　二次锂电池的优势是什么？
　　1. 高的能量密度
　　2. 高的工作电压
　　3. 无记忆效应
　　4. 循环寿命长
　　5. 无污染
　　6. 重量轻
　　 自放电小锂聚合物电池具有哪些优点？
　　1. 无电池漏液问题，其电池内部不含液态电解液，使用胶态的固体。
　　2. 可制成薄型电池：以3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm。
　　3. 电池可设计成多种形状
　　4. 电池可弯曲变形：高分子电池最大可弯曲900左右
　　5. 可制成单颗高电压：液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压，高分子电池由于本身无液体，可在单颗内做成多层组合来达到高电压。
　　6. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍
　　IEC规定锂电池标准循环寿命测试为：
　　电池以0.2C放至3.0V/支后
　　1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V（一个循环） 反复循环500次后容量应在初容量的60%以上国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为（IEC无相关标准）。 电池在25摄氏度条件下以0.2C放至3.0/支后，以1C恒流恒压充电到4.2V，截止电流10mA，在温度为20+_5下储存28天后，再以0.2C放电至2.75V计算放电容量
　　什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少？
　　自放电又称荷电保持能力，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言，自放电主要受制造工艺，材料，储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言，电池储存温度越低，自放电率也越低，但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用，BYD常规电池要求储存温度范围为-20~45。电池充满电开路搁置一段时间后，一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后，在温度为20度湿度为65%条件下，开路搁置28天，0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标。 与其它充电电池系统相比，含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低，在25下大约为10%/月。
　　什么是电池的内阻怎样测量？
　　电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力，一般分为交流内阻和直流内阻，由于充电电池内阻很小，测直流内阻时由于电极容量极化，产生极化内阻，故无法测出其真实值，而测其交流内阻可免除极化内阻的影响，得出真实的内值。 交流内阻测试方法为：利用电池等效于一个有源电阻的特点，给电池一个1000HZ，50mA的恒定电流，对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值。
　　什么是电池的内压电池正常内压一般为多少？
　　电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力。主要受电池材料制造工艺，结构等使用过程因素影响。一般电池内压均维持在正常水平，在过充或过放情况下，电池内压有可能会升高： 如果复合反应的速度低于分解反应的速度，产生的气体来不及被消耗掉，就会造成电池内压升高。
　　什么是内压测试？
　　锂电池内压测试为：（UL标准） 模拟电池在海拔高度为15240m的高空（低气压11.6kPa）下，检验电池是否漏液或发鼓。
　　具体步骤：将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V，截止电流10mA ，然后将其放在气压为11.6Kpa，温度为（20+_3）的低压箱中储存6小时，电池不会爆炸，起火，裂口，漏液。
　　环境温度对电池性能有何影响？
　　在所有的环境因素中，温度对电池的充放电性能影响最大，在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关，电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降，电极的反应率也下降，假设电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反，即电池输出功率会上升，温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快，传送温度下降，传送减慢，电池充放电性能也会受到影响。但温度太高，超过45，会破坏电池内的化学平衡，导致副反应
　　过充电的控制方法有哪些？
　　为了防止电池过充，需要对充电终点进行控制，当电池充满时，会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充： 1. 峰值电压控制：通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点; 2. dT/dt控制：通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点; 3. T控制：电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大; 4. -V控制：当电池充满电达到一峰值电压后，电压会下降一定的值 5. 计时控制：通过设置一定的充电时间来控制充电终点，一般设定要充进130%标称容量所需的时间来控制; 6. TCO控制：考虑电池的安全和特性应当避免高温（高温电池除外）充电，因此当电池温度升高60时应当停止充电。
　　什么是过充电对电池性能有何影响？
　　过充电是指电池经一定充电过程充满电后，再继续充电的行为。 由于在设计时，负极容量比正极容量要高，因此，正极产生的气体透过隔膜纸与负极产生的镉复合。故一般情况下，电池的内压不会有明显升高，但如果充电电流过大，或充电时间过长，产生的氧气来不及被消耗，就可能造成内压升高，电池变形，漏液，等不良现象。同时，其电性能也会显着降低。
　　什么是过放电对电池性能有何影响？
　　电池放完内部储存的电量，电压达到一定值后，继续放电就会造成过放电，通常根据放电电流来确定放电截止电压。0.2C-2C放电一般设定1.0V/支，3C 以上如5C或10C放电设定为0.8V/支，电池过放可能会给电池带来灾难性的后果，特别是大电流过放，或反复过放对电池影响更大。一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。
　　不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题？
　　如果将不同容量或新旧电池混在一起使用，有可能出现漏液，零电压等现象。这是由于充电过程中，容量差异导致充电时有些电池被过充，有些电池未充满电，放电时有容量高的电池未放完电，而容量低的则被过放。如此恶性循环，电池受到损害而漏液或低（零）电压。
　　什么是电池的爆炸怎样预防电池爆炸？
　　电池内的任何部分的固态物质瞬间排出，被推至离电池25cm以上的距离，称为爆炸。判别电池爆炸与否，采用下述条件实验。将一网罩住实验电池，电池居于正中，距网罩任何一边为25cm。网的密度为6-7根/cm，网线采用直径为0.25mm的软铝线，如果实验无固体部分通过网罩，证明该电池未发生爆炸。
　　锂电池串联问题
　　由于电池在生产过程中，从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序。即使经过严格的检测程序，使每组电源的电压、电阻、容量一致，但使用一段时间，也会产生这样或那样的差异。如同一位母亲生的双胞胎，刚生下时可能长得一模一样，做为母亲都很难分辨。然而，在两个孩子不断成长时，就会产生这样或那样的差异锂动力电池也是这样。使用一段时间产生差异后，采用整体电压控制的方式是难以适用于锂动力电池的，如一个36V的电池堆，必须用10只电池串联。整体的充电控制电压是42V，而放电控制电压是26V。用整体电压控制方式，初始使用阶段由于电池一致性特别好，也许不会出现什么问题。在使用一段时间以后电池内阻和电压产生波动，形成不一致的状态，（不一致是绝对的，一致性是相对的）这种时候仍然使用整体电压控制是不能达到其目的的。例如10只电池放电时其中两只电池的电压在2.8V，四只电池的电压是3.2V，四只是3.4V，现在的整体电压是32V，我们让它继续放电一直工作到26V。这样，那两只2.8V的电池就低于2.6V 处于了过放状态。锂电池几次过放就等于报废。反之，用整体电压控制充电的方式进行充电，也会出现过充的状况。比如用上述10只电池当时的电压状态进行充电。整体电压达到42V时，那两只2.8V的电池处于\“饥饿\”的状态，而迅速吸收电量，就会超过4.2V，而过充的超过4.2V的电池，不仅由于电压过高产生报废，甚至还会发生危险，这就是锂动力电池的特性。
　　锂离子电池的额定电压为3.6V（有的产品为3.7V）。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的4.2V；阳极材料为焦炭的4.1V。不同阳极材料的内阻也不同，焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也略有差别，如图1所示。一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。现在使用的大部分是4.2V的，锂离子电池的终止放电电压为 2.5V～2.75V（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）。低于终止放电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害。
　　便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。除大家较熟悉的高性能碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来开发的锂电池。本文主要介绍有关锂电池的基本知识。这包括它的特性、主要参数、型号的意义、应用范围及使用注意事项等。
　　锂是一种金属元素，其化学符号为Li（其英文名为lithium），是一种银白色、十分柔软、化学性能活泼的金属，在金属中是最轻的。它除了应用于原子能工业外，可制造特种合金、特种玻璃（电视机上用的荧光屏玻璃）及锂电池。在锂电池中它用作电池的阳极。
　　锂电池也分成两大类：不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能（或者还原性能极差）。而可充电的电池称为二次性电池（也称为蓄电池）。它能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的，如电能化学能锂电池的主要特点。
　　灵巧型便携式电子产品要求尺寸孝重量轻，但电池的尺寸及重量与其它电子元器件相比往往是最大的及最重的。例如，想当年的“大哥大”是相当“粗大、笨重”，而今天的手机是如此的轻巧。其中电池的改进是起了重要作用的：过去是镍镉电池，现在是锂离子电池。
　　锂电池的最大特点是比能量高。什么是比能量呢？比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位，W是瓦、h 是小时；kg是千克（重量单位），L是升（体积单位）。这里举一个例来说明：5号镍镉电池的额定电压为1 2V，其容量为800mAh，则其能量为0 96Wh（1 2V×0 8Ah）。同样尺寸的5号锂－二氧化锰电池的额定电压为3V，其容量为1200mAh，则其能量为3 6Wh。这两种电池的体积是相同的，则锂－二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的375倍！
　　一节5号镍镉电池约重23g，而一节5号锂－二氧化锰电池约重18g。一节锂－二氧化锰电池为3V，而两节镍镉电池才2 4V。所以采用锂电池时电池数量少（使便携式电子产品体积减孝重量减轻），并且电池的工作寿命长。
　　另外，锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。锂电池的缺点是价格昂贵，所以目前尚不能普遍应用，主要应用于掌上计算机、PDA、通信设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加，锂电池的价格将会不断地下降，应用上也会更普遍。
　　不可充电的锂电池
　　不可充电的锂电池有多种，目前常用的有锂－二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。本文仅介绍前两种最常用的。1、锂－二氧化锰电池（Li MnO2） 锂－二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极，并采用有机电解液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高，额定电压为3V（是一般碱性电池的2 倍）；终止放电电压为2V；比能量大（见上面举的例子）；放电电压稳定可靠；有较好的储存性能（储存时间3年以上）、自放电率低（年自放电率≤2％）；工作温度范围－20℃～＋60℃。该电池可以做成不同的外形以满足不同要求，它有长方形、圆柱形及纽扣形（扣式）。圆柱形的也有不同的直径及高度尺寸。这里列举大家较熟悉的1＃（尺寸代码D）、2＃（尺寸代码C）及5＃（尺寸代码AA）电池的主要参数。
　　CR表示为圆柱形锂－二氧化锰电池；五位数字中，前两位表示电池的直径，后三位表示带一位小数的高度。例如，CR14505，其直径为14mm，高度为50 5mm（这种型号是通用的）。
　　这里要指出的是不同工厂生产的同型号的电池其参数可能有些差别。另外，标准放电电流值是较小的，实际放电电流可以大于标准放电电流，并且连续放电及脉冲放电的允许放电电流也不同，由电池厂提供有关数据。例如，力兴电源公司生产的CR14505给出最大连续放电电流为1000mA，最大脉冲放电电流可达2500mA。
　　照相机中用的锂电池多半是锂－二氧化锰电池。这里将照相机中常用的锂－二氧化锰电池列入表2，供参考。
　　纽扣式（扣式）电池尺寸较小，其直径为12 5～24 5mm，高度为1 6～5 0mm。几种较常用的扣式电池如表3所示。
　　CR为圆柱形锂－二氧化锰电池，后四位数字中前两位为电池的直径尺寸，后两位为带小数点的高度尺寸。例如，CR1220的直径为12 5mm（不包括小数点后的数），其高度为2 0mm。这种型号表示方法是国际通用的。
　　这种扣式电池常用于时钟、计算器、电子记事本、照相机、助听器、电子游戏机、IC卡、备用电源等。
　　2、锂－亚硫酰氯电池（Li SOCl2）
　　锂－亚硫酰氯电池是比能量最高的一种，目前可达到500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的额定电压是3 6V，以中等电流放电时具有极其平坦的 3 4V放电特性（可在90％容量范围内平坦地放电，保持不大的变化）。电池可以在－40℃～＋85℃范围内工作，但在－40℃时的容量约为常温容量的 50％。自放电率低（年自放电率≤1％）、储存寿命长达10年以上。
　　以1＃（尺寸代码D）镍镉电池与1＃锂－亚硫酰氯电池的比能量作一个比较：1＃镍镉电池的额定电压为1 2V，容量为5000mAh；1＃锂－亚硫酰氯的额定电压为3 6V，容量为10000mAh，则后者的比能量比前者大6倍！
　　应用注意事项
　　上述两种锂电池是一次性电池，不可充电（充电时有危险！）；电池正负极之间不可短路；不可以过大电流放电（超过最大放电电流放电）；电池使用至终止放电电压时，应从电子产品中及时取出；用完的电池不可挤压、焚烧及拆卸；不可超过规定温度范围使用。由于锂电池的电压高于普通电池或镍镉电池，使用时不要搞错以免损坏电路。通过熟悉型号中的CR、ER就可以知道它的种类及额定电压。在购买新电池时，一定要按原来的型号来买，否则会影响电子产品性能。
10:12:56　　
这个好，科普了。看来锂电池要升级换代了。哈啊哈
你是做啥行业的？咋们可以交流交流！欢迎加入大家庭，一起探索电源管理方案、趋势、问题。
20:32:02　　
& && && &这个好，科普了。看来锂电池要升级换代了。哈啊哈
08:55:48　　
谢谢楼主的帖子,学习了
11:16:18　　
学习了& && && && && && && &
09:12:36　　
能够用于锂电池保护的芯片都有哪些，哪位能给出详细点的参数列表。
19:52:24　　
谢谢，很详细
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请问TI的人，求一个电池的充放电芯片？输出电压是5V输出
发表于1年前
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我的电池是1节锂电池，2000mA左右。&/p>
&p>我的模块电源是5V输出，最大输出700mA电流。&/p>
&p>1、当模块电源有电的时候，给电池充电。这个时候模块电源是5V，最大700mA，给电池充电需要降压吗？电池一般是3.7V到4.2V&/p>
&p>2、当模块模块电源没有电的时候，电池给模块供电，模块工作最大工作电流500mA。这个时候电池给模块供电需要升压吗，因为模块需要5V电压。&/p>
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请问TI的人，求一个电池的充放电芯片？输出电压是5V输出
此问题尚无答案
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举人1742分
我的电池是1节锂电池，2000mA左右。
我的模块电源是5V输出，最大输出700mA电流。
1、当模块电源有电的时候，给电池充电。这个时候模块电源是5V，最大700mA，给电池充电需要降压吗？电池一般是3.7V到4.2V
2、当模块模块电源没有电的时候，电池给模块供电，模块工作最大工作电流500mA。这个时候电池给模块供电需要升压吗，因为模块需要5V电压。
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进士3103分
你是不是需要做一个类似充电宝东西？即可对电池充电，又可让电池升压输出。
如果是的话，可以考虑，bq2426x等
act, reflect, and plan.
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举人1742分
不是充电宝这样的东西。不一定需要内部升压。我可以用外部升压芯片解决。
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不用内部升压，可以选择/bq24157s，可以支持的最大1.5A的充电
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榜眼23927分
系列从功能上非常符合楼主需要的功能，因为你的模块有点时给电池充电是需要一个降压并进行充电控制的功能，意味着需要一个充电芯片，同时输入源可以一边给负载供电一边给电池充电，具有简单的功率路径管理功能。
当模块没有时电池需要自动升压到5V，而系列会自动将原来充电的buck状态改为boost状态得到固定的5V输出，这些比你使用外部的boost电路会更加节约成本 ，体积更加小。将负载接到PMID口就可以实现楼主需要的功能了。
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榜眼19400分
1.请问你的系统中有MCU么？
2.外部充电和由电池对外供电这中间有切换时间么？
3.如果希望比较简单，可以使用线性充电器 加 boost + oring&来设计，可以实现不间断的5V输出。&
You have posted to a forum that requires a moderator to approve posts before they are publicly available.究竟是什么限制了电池的容量？
电池的容量等技术指标一直进展缓慢，究竟是什么限制了它的发展？
5.1终结。建议开f11全屏，然后每次只看一部分慢慢消化。提纲：一：背景知识二：电解质三：阳极四：阴极五：总结------------------------------------------------提纲与引子的分界线---------------------------------------------对于这个问题，我们可以这么看：电池的容量=能量密度X电池体积。电池体积自然想怎么做就怎么做了，能量密度是关键。于是这个问题可以理解为：当前电池的能量密度为何难以提高？一句话的简单回答是：电池背后的化学限制了电池的能量密度。上图从wiki中转载的各种能量载体的能量密度。上图从wiki中转载的各种能量载体的能量密度。我们的手机，平板，笔记本，手表，以及赫赫有名的Tesla使用的电池，都是最左下角的锂离子电池。（我怕大家找不到剧透一下）然后请寻找汽油，柴油，丁烷，丙烷，天然气的位置。估计找到之后一般人会有以下想法：1）电池技术太弱了2）电池技术大有可为个别化学好一些的人想法会多一些3）燃料电池技术将是明日之星。我的想法：以上都是幻觉，幻觉。---------------------------------------------引子与正文的分界线-------------------------------------一：电池与燃料背后的简单化学先做一点知识性的回顾（或者普及）。我们生活中所见到的绝大部分燃料与电池，这类能量载体，涉及到化学主要是氧化还原反应。能量载体们涉及到的具体化学过程千变万化，但总能归纳到一个氧化还原反应。氧化还原氧化还原反应的实质是电子从还原剂到氧化剂的转移。大家有没觉得跟电池很像？？电池的负极为还原剂，正极为氧化剂（不是特别准确）。电子从负极经过外部电路流至正极，然后顺便做点功：点亮灯泡，驱动车辆，支撑手机与电脑。既然电子是能量的来源，那么我们就可以通过电子的密度来估计能量密度了。这里我们先假设电子能做的功都是一致的（这个显然不对，实际上取决于氧化剂与还原剂的种类。但如果仔细考察，对于常见的电池与燃料，这点不是主要因素）。能量载体的电子密度，在按体积计算情况下，主要取决于两个因素；按照重量计算，就一个。 1. 按体积计算：能量载体的物质密度。固体&液体&&&&&气体。这点很好理解。 2. 能量载体的电子转移比例。如果化学忘光了，这点很不好理解；如果还有些印象，这点也很好理解。原子的内层电子基本不参与化学反应，自然也不会转移，只有外层那几个才会转移做功。电子转移比例是指参与反应的电子数与分子总电子数的比例。通常而言，还原剂的外层电子数不会太多，但内层电子数可是随着原子数增大而增大的。更要紧的是，原子数增加后质子与中子都在增加，而这两者都是质量的主要来源。举几个例子：1）H2-2e=2H+
氢原子只有一个电子，全参与反应了， 电子转移比是100%2）Li-e=Li+
锂原子有三个电子，只有一个参与反应，电子转移比是1/3=33%3）Zn-2e=Zn(2+) 锌原子有三十个电子，只有两个参与反应，电子转移比是2/30=6.7%对于大多数物质，电子转移比例都很低，原因前面提到过。由此可见只有在元素周期表的前两行的轻原子有可能成为好的能量载体。前两行元素只有10个，氢氦锂铍硼，碳氮氧氟氖。其中氦 与氖 都是惰性气体，排除。氧与氟都是氧化剂，排除。氮大多数情况下都是准惰性气体，如果不是惰性气体要么毒死人要么熏死人，排除。我们还剩下5个元素，氢(100%)，碳(66%)，硼(60%)，铍(50%)，锂(33%)。再进一步说，如果我们把一个原子当成电池的负极。那么这个半电池的能量密度（质量单位）可以用电子转移数与原子量来估算。如此以来，上面的比例将更为悬殊。还以氢作为基准：碳（4/12 33%) 硼（3/10.8 28%), 铍（2/9,22%) 锂（1/7,14%) 大家很容易发现，最适合担任能量载体的两种元素分别是碳和氢，碳氢化合物，实际上就是我们生活中常见的汽油柴油煤油天然气等燃料。汽车选择这些高能量载体作为能量来源，已经是自然中的较优解了。电池跟各种碳氢化合物相比，可以说是天生不足。----------------------------------------------------第一部分结束 4.23----------------------------------------二：电池的大问题之一，摆不掉的电解液根据上面的解释，我们可以知道，电池很难在能量密度上超过燃料，不过似乎也能达到燃料的一半到1/4的水平。然而现实中电池的能量密度往往只有燃料的1%不到。不信请看数据。能量密度比较：汽油：46.4MJ/Kg
43.1MJ/Kg 锂电池（不能充电）1.8MJ/Kg
锂离子电池0.36~0.875MJ/Kg其实汽油与锂的能量密度还真没多大。主要原因是碳到氧的电子转移做功其实不够大（共价键 键能差别）但从锂到锂电池。。。。再到锂离子电池，这中间究竟发生了什么？？原因很明显。锂或者锂离子电池里面不光是金属锂，还有别的水货。我查到了这么一个估算电池里面锂含量的公式。?m=0.3*Ah.用人话说，把电池容量（安时）乘以30%就能算出电池中的锂含量（克）对于赫赫有名的18650（手机笔记本特斯拉）电池来说，其重量在42g左右，标称容量在2200mAh左右，于是其锂含量为.3=0.66g大概是总重量的1.5%。原来如此啊！如此以来我们只要提升电池中的锂含量就能提高能量密度了！！真要这么简单就好了。我们先来看看锂电池除了锂还有啥。别走啊！！图看不懂可以听我归纳嘛。一般而言电池的四个部件非常关键：正极（放电为阴极），负极（放电为阳极），电解质，膈膜。正负极是发生化学反应的地方，重要地位可以理解。但是电解质有啥么用处？？不做功还很占重量。接着看图。回来回来，看不懂图就听我讲，没点耐性上啥么知乎？直接去天涯网易好了。上图非常好地显示了电池充放电时的过程。这里先只说放电：电池内部，金属锂在负极失去电子被氧化，成为锂离子，通过电解质向正极转移；正极材料得到电子被还原，被正极过来的锂离子中和。电解质的理想作用，是运送且仅运送锂离子。电池外部，电子从负极通过外界电路转移到正极，中间进行做功。理想情况下，电解质应该是好的锂离子的载体，但绝不能是好的电子载体。因此在没有外界电路时，电子无法在电池内部从负极转移到正极；只有存在外界电路时，电子转移才能进行。真晕，你不是说“能量载体们涉及到的具体化学过程千变万化，但总能归纳到一个氧化还原反应” “氧化还原反应的实质是电子从还原剂到氧化剂的转移”，汽油车没有电解质吧？但是汽油燃烧也有电子转移吧，咋么就不能发电呢？是的，燃烧必然涉及电子转移，那么燃烧的电子转移与电池的电子转移根本区别在哪里？？是否有序。燃烧的电子转移在微观范畴上完全无序也不可控。我们完全没法预测燃料与氧气分子会往哪个方向运动，下一时刻的速率如何，我们也不知道燃料上的电子会向那个方向转移到哪个氧气分子上。10^20-23次方的分子的随机运动与更多的电子的随机转移导致的结果是无序的能量释放，或者简单点说，放热。电池相比而言就好办点。尽管我们依旧不知道电池里面的每一个分子的运动轨迹，但我们至少可以知道：金属锂只会在负极材料表面失去电子成为锂离子；锂离子会从负极出发，最终到达正极。电子只会从负极材料表面出发，向着高电势的正极运动。10^20-23次方的电子的协同运动，在宏观上我们称之为，电流。总结一下吧。为了放电，为了有序的电子转移，电池们不得不携带没有能量但是必不可少的电解质以及各种辅助材料，于是进一步降低了自身的能量密度。这就完了么？没有。老实说这一部分只是个铺垫，让有兴趣有耐心的人练练级，最终boss还没出现呢。----------------------------------------------------第二部分结束 4.26----------------------------------------三：电池的大问题之二，负极表面材料大家好，我又回来了。如果你能坚持每行读下来一直读到这里，恭喜，你对电池的理解已经上了一个层次。现在回顾上一部分的内容。啥么？？全忘了？？不就一句话么？由于不做功但是必不可少的电解质以及其他辅助材料的存在，电池的能量密度被稀释了。这些额外重量到底有多少？？电解质的重量一般占电池全重15%（链接找不到了）隔膜没查到。估计把外壳，外接电极之类的辅助材料都算上，总重应该不超过电池总重的50%。不对啊，电池虽然掺‘水’了，但也不至于水得如此啊。市面上的锂离子电池们的能量密度也就单质锂的1%左右。这到底又发生了什么？（这句式为何这么熟悉呢？）喝点鲜橙多，让我们看看最常见的钴酸锂电池（Tesla
Roadster）的电化学反应式。醒醒啊！！化学不好没关系，不要晕倒啊！！都读到这里了，你也知道达主会归纳的呀！！发生电子转移的其实只是一部分锂与钴,其它的元素均不参与电子转移。然后我们做个小计算：单质锂的原子量为6.9，能贡献1个电子参与电子转移。氧化剂来自空气，不需要考虑。然后我们做个小计算：单质锂的原子量为6.9，能贡献1个电子参与电子转移。氧化剂来自空气，不需要考虑。钴酸锂电池的电池反应的反应物总分子量为98+72=170，但只能贡献半个电子参与电子转移。因为只有部分锂原子会发生反应。假如我们认为这两个电子的做功是一致的，那么就可以估计一下这两种能量载体的能量密度之比了。电池能量密度：燃料能量密度=（0.5 /170）
/(1/6.9) =2.03%
电池完败。考虑到电池有一半重量是辅助材料，我刚才没算进去。于是还得打个折。就剩下1%了。所以能量密度就成了这样：锂
43.1MJ/Kg 锂离子电池0.36~0.875MJ/Kg呵呵呵呵呵呵呵……还跟得上么？？四则运算多简单呀。现在知道发生了什么了吧？？现在你们是否明白 我为啥说：电池背后的化学限制了电池的能量密度。接下来我们的问题是：为什么电池的化学反应要那么复杂，直接降低了电池的能量密度。这个问题展开说会比较复杂，估计大部分人没耐心看完。所以先给个简单答案：为了有序。好了，没耐心的人，你们可以走了。下面真的很长，能读完的都不是一般人。开始长篇之前再放张图：剩下的同学们，是不是觉得这图很熟悉？其实还是锂电池的示意图，只是这回因阴极阳极的表面结构都显示出来了。大家有没有觉得它们都很整齐规矩啊？？整齐规矩换个说法，有序。为什么正极负极的表面结构都需要有序？因为要保证在充电/放电时，氧化还原反应只在正极和负极的表面发生，这样才能有电流。我们先看石墨（C6）所在的负极。负极的任务很简单，放电时保证锂原子（不是离子）都在负极表面失去电子，充电时再把它们抓回来就好了。由于充电时阳极电压低，带正电的锂离子会自发向负极移动，得到电子回归为锂原子。似乎没有石墨什么事情啊？？如果是一次性电池，确实不需要石墨。但如果是可充放电池，阳极表面材料不是石墨也会是其它物质。别卖关子了，快说到底咋回事？？急啥。这得仔细想想。充电时，锂离子会在负极表面得到电子成为锂原子。然后呢？？我们都知道 所有金属都是良好电子导体，锂是金属，所以锂是良好电子导体。于是先到负极的锂原子成为了负极的一部分，于是后到负极的锂离子加入了前锂的行列。。。。于是完全由锂原子构成的晶体出现了。这个过程，又称析晶。结果是锂晶体会刺穿隔膜到达正极，于是电池短路报废了。对于析晶这一现象，我们可以这么理解。在充电过程中，我们对于锂离子的控制实际上很弱。我们只能保证锂离子会移动到负极表面，但我们无法保证锂离子会均匀地分布在负极表面。因此在没有外来约束条件下，充电时锂晶体会在负极表面无序生长，形成枝晶 （dendritic crystal）。所以一定要有个约束条件。要挖个坑让锂离子往里面跳。这个坑的具体表现即为负极表面的石墨材料。如上图所示，石墨层之间的空隙够大，足以容纳单个锂原子，但也只能容纳单个锂原子；然后石墨层与锂原子之间的物理吸附作用可以稳住锂原子，于是锂原子在没有外来电压时候也能安心待在负极表面。如此以来，锂原子便不会野蛮生长了。但能量密度也上不去了。----------------------------------------------------------第三部分结束 4.30--------------------------------------------------四：电池的大问题之三，正极表面材料今天白天知乎特别的安静，基本没啥新提醒。于是我明白，我得赶紧写完了。再不写完，也就真没人看了。上一部分归纳总结一下，为了让锂原子在每次充电时能够均匀有序地分布在负极表面，负极表面需要一层固化的结构来约束（有序化，降低熵值）锂原子的分布。这个设计在很大程度上稀释了电池的能量密度。正极实际上也有同样的问题，为了让锂离子在每次放电时能够均匀有序地分布在正极表面，正极表面需要一层固化的结构来约束（有序化，降低熵值）锂离子的分布。这个设计在很大程度上稀释了电池的能量密度。但还不止。我相信，能看到这里的人，一定有非凡的耐心，你们一定能明白这张图的含义。我相信，能看到这里的人，一定有非凡的耐心，你们一定能明白这张图的含义。这是电池正极材料充放电时结构变化的示意图。这里的M代表金属原子，X代表氧原子。这张图的各种原子的大小比例不要当真。锂离子要比另外两个都小很多。我们可以看到，MX2们在正极基底上形成了几层很规整（很有序）的结构，放电时，电子在正极（正极）聚集，锂离子向正极移动，穿插进入MX2结构的空隙，从而有序的分布在正极表面。MX2中的金属离子得到电子被还原，从而起到氧化剂的作用。然而这张图实际上包含了另一个大问题。大家有没有觉得两边的结构图看上去特别的豆腐渣？？就像下面这样？？如果你玩过层层叠这种类型的游戏，估计会知道，总有那么几块积木，看上去无关紧要，但只要一动。。。。就成下面这样子了。如果你玩过层层叠这种类型的游戏，估计会知道，总有那么几块积木，看上去无关紧要，但只要一动。。。。就成下面这样子了。这个结构一旦坍塌，不可能自己回复的。这个结构一旦坍塌，不可能自己回复的。怎么办？适可而止，见好就收。套在电池正极这方面来说的话，那就是正极表面必须保持一定量的锂离子来维持结构的完整。这个一定量，一般是50%。这是为啥前面那个反应式会有一个 未知量 x。 即使是在充满电的状态下，还有近一半的锂离子停留在正极表面。于是能量密度更低了。题外话：这也是为啥锂电池很怕过度充电，一旦过度充电，阴极的锂离子跑光了，这堆积木就要塌方了。。。五：电池的大问题之四，材料选择上的捉襟见肘，以及其它我假设看到这里的人完全理解了可充放电池设计上的种种限制。为了有序的电子转移，为了有序的锂离子与锂原子的分布，电池需要电解质以及各种辅助材料，需要在阴极阳极表面有规整的结构，而这些都是以能量密度为代价的。现在回到我开头的论点：1）电池技术太弱了： 这些设计多么巧妙，明明是人类智慧之大成。2）电池技术大有可为：对于未来的展望，我们必须有一个现实的态度。电池技术已经发展了百余年，早就过了爆发期；支持电池技术发展的理论科学为物理与化学，它们的理论大发展大突破都是在二战前就已经结束了。可预见未来的电池技术，必然是基于现在的电池的发展。在民用领域，电池的能量密度是让人最为头疼的问题之一，但又是最难解决的问题.过去的电池能量密度之所以能不断提高，是因为科学家一直在找原子量更小的元素来充当氧化剂，还原剂，以及支持结构。于是我们见证了从铅酸到镍镉，从镍镉到镍氢，从镍氢到现在的锂离子的可充放电池发展历程，但以后呢？还原剂方面：我在开头就说过了。电子转移比例高的元素就那么几个：氢，碳，硼，铍，锂。其中适合作为可充电电池还原剂的只有锂。氢，碳 只在燃料电池中出现。硼，铍至今都不是主要的研究方向，我也不知道这是为什么。氧化剂方面：如果不用过渡金属，那么选择就是第二行第三行的主族元素。卤素显然不行，那么就剩下氧与硫。现实是 锂空气电池（锂
氧）与锂硫电池都有很多人研究，但进展都不乐观。为啥？因为电池的表面结构才是大问题。现在纳米技术不是进展很大么？以后科学家们肯定能用各种纳米线纳米管纳米球纳米碗石墨烯设计出精细有序的表面结构的。那些实验室们隔三差五的都会放出几个大新闻啊。这倒也没错，只是很可能会碰上隐藏boss。啥？？都到这里了你搬出来什么隐藏boss？？搞笑啊！！！老子不看了！！！不看就不看，反正我也不会告诉你隐藏boss是啥么的。这个超出我专业范畴了。不过有两个问题，如果还有人，不妨想一下。1）石墨一直是锂电池负极材料的不二选择，事实上如果只考虑能量密度的话，金属锡更适合作为负极材料。但到现在为止也就sony 推出过 锡电极的电池 （Sony nexelion 14430W1) 为什么会这样？2) 除了钴酸锂之外，目前的其它锂电池正极热点材料 还有三元化合物Li（NiCoMn）O2 磷酸铁锂 （LiFePO4） 然而由于压实密度原因，采用这些材料的电池的容量并不如钴酸锂电池。为什么人们还要大力研究？？最后，燃料电池实在没空写了，有人有兴趣不如再问个问题吧。
非专业，但是从外围的观点分析一下。首先，赞同 的答案。基础原理上电池的能量密度非常受限制。这是化学电池性能限制的根源性原因。我想在此答案的基础上增补一些。话说就想起来还年轻的时候，没有正式入行，那时候我一向看到新闻上各种电池技术的突破就很激动。但是开始做了一些系统集成、设备制造的工作之后就彻底不激动了。不是因为我不觉得那些技术很牛逼，原因很简单——它们中大部分永远不会适用于消费设备，就算可以，也有很长的路要走。要知道，一种电池能够被用于消费者可以接触的设备，需要有以下一堆特点中的每一个：1、体积足够小2、重量足够轻3、储存足够多的能量4、释放能量足够快5、保存时间足够长6、寿命足够长7、可靠性足够高8、成本足够低9、使用足够简单10、效率足够高11、带来的额外影响足够小12、能够大量生产除了这些几乎是绝对需求的特点，还需要有额外的一些“有更好”的特点：1、电压够高2、体积至少一个维度上尺寸足够小3、能够再利用（充电）4、能量释放速度可控5、充能时间短于使用时间6、没有奇怪的特性，比如记忆效应（）7、……知道人类找到锂电池这种能满足以上每一个需求的电池有多么不容易吗！先说为什么锂电池目前是最常用的电池吧。因为不是专业研究这个的，所以没法说得有理有据，还请见谅。1、能量密度，包括能量每重量和能量每体积都够大，可以造出只有几十g、体积只有几个立方厘米还能以1A的电流在平均3.7V的电压下放电2小时以上的电池。不要小看这一点，相比之下一个常见铅酸蓄电池（就是车上用的），体积重量是数千倍，但是所蕴含的能量只有1A电流在12V放电60小时，也就是百余倍。2、锂电池放电能力足够强，可以以安培级别的电流放电。相比之下，常用的碱性一次电池，最大放电量差不多是800mA在1.5V电压下。可见放电能力差了许多。3、自放电不是很大，可以保持电量数月不损失超过20%，容量寿命在两年左右跌至80%，足够长。有一些物理电池技术，比如说飞轮，保持电量时间就短非常多。4、使用够简单，只需要保护板防止过放电过充电就能安全使用，只需要连接正负极。曾经有一种很有希望的物理电池，称为微型发动机，顾名思义就是一种小到可以在手机里运行的发动机可以驱动发电机。且不论其能量密度等问题，使用上这东西的结构太复杂，需要供燃料，通气，等等，还不能保证安全。类似的还有一些高能量密度的电池例如燃料电池、融熔碳酸盐电池等，不考虑它们的其他特征，光是使用简单一条就基本无法保证。5、带来的额外影响够小。这就不用细说了吧，锂电池对于环境的影响够小，最大的危险也就来自于可能的爆炸了，虽然听起来很可怕但是相比铅酸电池的内有强酸、核电池的有放射性要强太多了。虽然不及碱性电池安全，但是比锂电池更安全的电池没有其他特性都比它强的。6、可充电，可做很薄。不用多说。其他特点也都符合。有空还想写一些关于新电池技术为什么没有代替锂电池的可能性的说明，不过感觉写到这里很多知友应该能分析每种新电池的“适者生存”的程度了，就不再卖弄自己这么点知识了。最后，具体的技术细节还请各位看过就好，只用过电池和参与过电池适配，知识有限，请要求严谨的学院派知友见谅。评论中有其他朋友给出的扩展阅读，有兴趣请翻阅。
如果说只关注电池的容量，锂硫电池早已甩开现在主流的钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂等锂离子电池几条街，可是为什么锂硫电池目前仍是在实验室研究阶段呢？电池的发展不光是关注电池的容量这一个指标，而是高能量密度、高比容量、较长的循环使用寿命、较快的充放电速度、较小的自放电、无记忆性、灵巧轻便、环境友好等多指标的综合。 已经说了很多，电池的原理什么我都不说了。与传统电池相比，锂离子电池具有以下优点：（1）输出电压高：单个电池电压约为3.6-3.8V，是镍氢电池和镍镉电池的3倍；（2）环境友好：锂离子电池由于没有铅、镉、汞等有毒物质，是一种环保型的电池；（3）安全性能和循环性能好；（4）无记忆效应：镍氢和镍镉电池都具有记忆效应，而锂离子电池无记忆效应；（5）能量密度高；（6）可以大电流充放电：能充分满足摄像机、电动车等设备的功率要求。正极材料是锂离子电池的关键组成部件之一，正极材料性能的好差直接影响锂离子电池的性能（目前商业应用的负极材料比容量已经远远超过了正极材料的比容量），成为限制锂离子电池性能进一步提高的关键。同时，正极材料在锂离子电池中所占的成本为40%左右，因此，正极材料的生产成本将直接决定锂离子电池的成本。所以，综合考虑多方面因素，其实真正的症结所在就是在正极材料。那么，作为一种理想的嵌锂化合物正极材料需要哪些性质呢？（1）电极电位高；（2）比能量高；（3）充放电反应的可逆性好；（4）在所应用的充放电电位范围内，跟电解液兼容性好，溶解度低（自放电小）；（5）电极反应动力学性能较好；（6）资源丰富及价格低廉；（7）在空气中较稳定，环境友好等。目前，用于锂离子电池正极材料研究的化合物很多，总体可以分为四大类：过渡金属氧化物、自由基型聚合物、有机含硫化合物以及导电聚合物。具体的每种正极材料我就不展开介绍了，总之是各有各的优缺点。具体的每种正极材料我就不展开介绍了，总之是各有各的优缺点。目前市场上应用的还是无机的过渡金属氧化物正极材料，但是由于钴金属资源稀缺、价格昂贵，而其他金属氧化物如LiNiO2、LiMn2O4等存在合成困难结构不稳定等缺陷，LiFePO4材料则自身导电性较差，难以满足今后在电动汽车上的大规模应用。有机正极材料具有能量密度高、原材料资源丰富、可以灵活设计等优点，但是传统纯粹的导电聚合物受掺杂程度影响，往往自身充放电实际比容量不高，没有稳定的电压平台，且循环性能不好，容量衰减较大等缺点，锂硫电池虽然具有较高的理论比容量，但是由于锂硫化合物的绝缘天性导致其较低的活性物质利用率，同时在充放电过程中可溶解的锂硫化合物的产生导致活性物质的损失和阻抗的增加。自由基型聚合物的主链大多数是非共轭的，导致导电性较差，将其作为电极材料时需要加入大量的石墨等导电剂，活性物质仅占10 wt.%，影响了其大规模实用化。——————————————————————在锂离子电池体系中，负极材料的理论和实际比容量可以高达1000 mAh·g-1，远超过现有的正极材料。虽然，部分正极材料的理论比容量也可达到300 mAh·g-1，但是由于受到材料本身结构的限制，导致实际比容量一般都不超过150 mAh·g-1。所以，开发出高性能的正极材料成为制备高性能锂离子电池的关键。
根据题主的问题“究竟是什么限制了电池的容量？”以锂离子电池为例说一下：1.材料限制：锂离子电池的容量归根结底是由正极材料活性物质的特性决定的（当然实际的电池中电池的其他部分在电池的充放电过程中也会对容量发挥有所影响），比如楼上提到的磷酸铁锂（LiFePO4）材料，克容量发挥理论上能达到170mAh/g，也是就是说每克的这种活性物质就能发挥出170mAh的容量。如何找到一种牛X的材料最关键。2.能量密度/容量密度：锂离子电池结构为
正极丨电解液丨隔膜丨电解液丨负极 +外壳组成，（这些组成部分密度越小越好）我们需要将正负极活性材料以一定的厚度均匀的涂覆于基体上（正极为铝箔，负极为铜箔），然后经过辊压将材料压实，这里就涉及到了压实密度的问题，理想状态是，我尽情的涂覆活性物质越多越好然后压的越薄越好，容量也就越高嘛，但现实情况是每一种材料都有它的极限压实密度，再薄就会破坏它的内部结构造成失效，锂离子无法穿梭。加上针对不同的用途，动力用，储能用，手机等电子产品用……尺寸上也有所限制。
鄙人的知乎大号还在禁言期，用小号回答吧。第一，楼上第一个答案为什么说了那么一大串？不就是能量密度吗。我们常用的锂离子电池的活性物质是磷酸亚铁锂，能量密度是170mAh/g（我正在做的S的就大多了，是1675mAH/g），为什么选择这个我不清楚，但是肯定是有它的好处的。第二，电池有一定规格，要保证电量，首先是这个活性物质的质量要多，但也不是越多越好，多了你也反应不掉，因为规格原因接触面积不可能无限大，事实上我在做纽扣电池时正极材料是乙炔黑与磷酸亚铁锂再加点其他的弄成黑糊糊的一团，然后用涂膜机在薄片上涂一层，设定厚度是10微米……称量后换算，一般一个电池里面活性物质质量是零点零零零几克。就这样最后跑完电池测试（就是反复充放电500次看电压电流变化曲线）了拆开看还有剩的没反应完全的呢。第三，电池本身设计有缺陷，正负极物料不可能完全隔离，总会有穿透，直接接触的那部分能量就不是对外放电而是转化为热量了。我们实验室有人就在研究改进电池内部结构减少穿梭效应。电池结构上还有其他损耗，师兄跟我说了一次我没记清= =ps：楼下有一位为什么把电容公式搬出来了……哦对了我的知乎大号是
，（我是一只小夏夏，咿呀咿呀哟~）ubfI1bXE1qq69Q==
就像跑100M，世界纪录可能会一次次被打破，跑得越来越快，但是以现在的跑步方式，是不可能跑到1秒以内的。
主要的麻烦是既然要做成实用电池，那反应物不能有除空气之外的气体，对吧？否则我用电池还得拖一高压气瓶？出于安全考虑，最好是所有的反应物都是固体，对不对？很多电池要求反应可逆，外面一加电压电池就变电解池。为了达到这个要求至少放电反应产物不能是气体吧，否则你气体逸出了怎么电解逆变？这么一过滤，能用到的材料就屈指可数了。至于功率密度之类，反正有高大上的电子科技在，不是难事。我电池拆成两半用就能功率翻倍。注：很多一次电池的能量密度和比能都高于目前的锂离子电池。
不就是技术么？
正极材料的不足制约了电池的发展。
就我个人的接触来看，按照现有的量产锂电池的思路，不管是工艺提升还是正负极材料、电解质和电池隔膜的材料开发，都很难给锂电池的容量和循环充电次数带来根本性的提升，这些都是限制现有电池更广泛应用的方面或许最重要的限制还是我们在理论物理和理论化学的研究中不够深入
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