首先，我們需要了解鋰電池的概念。鋰電池：一類采用石墨或其他碳材料作為負極，以含鋰的化合物作正極的可充電電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，所以鋰電池也叫做鋰離子電池。隨著科學技術的發展，鋰電池已經逐漸取代鉛酸蓄電池的市場地位。鋰電池的主要構成為正負極、電解質、隔膜以及外殼。

在了解鋰電池工作原理之前，先大概了解下鋰電池的組成部分，如下示意圖：

鋰離子電池電池組成部分如下：

1、正極——活性物質一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰材料，電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰（俗稱三元）或者三元+少量錳酸鋰，純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導電極流體使用厚度10--20微米的電解鋁箔。

2、隔膜——一種經特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。

3、負極——活性物質為石墨，或近似石墨結構的碳，導電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。

4、有機電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，聚合物的則使用凝膠狀電解液。

5、電池外殼——分為鋼殼（方型很少使用）、鋁殼、鍍鎳鐵殼（圓柱電池使用）、鋁塑膜（軟包裝）等，還有電池的蓋帽，也是電池的正負極引出端。

今天我們將從鋰電池充電過程、放電過程和電池保護板三大部分給大家介紹其工作原理：

1、充電過程

電池的正極由鋰離子生成，生成的鋰離子從正極“跳進”電解液里，通過電解液“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，運動到負極，與早就通過外部電路跑到負極的電子結合在一起。

• 正極上發生的反應為：LiCoO2==充電==Li1-xCoO2+Xli++Xe(電子)

  
  

• 負極上發生的反應為：6C+XLi++Xe=====LixC6

在充電的過程中，Li+從正極LiCoO2中脫出，進入電解液，在充電器附加的外電場作用下向負極移動，依次進入石墨或焦炭C組成的負極，在負極形成LiC化合物。

2、放電過程

過程正好相反鋰離子返回正極，電子通過用電器由外電路到達正極與鋰離子復合。電池放電，此時負極上的電子e從通過外部電路跑到正極上，正鋰離子Li+從負極“跳進”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達正極，與早就跑過來的電子結合在一起。

電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。

3、電池保護板

顧名思義，電池保護板主要是針對可充電電池（一般指鋰電池）起保護作用的集成電路板。鋰電池（可充型）之所以需要保護，是由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池總會有保護板和一片電流保險器出現。

下圖為電池板保護電路。

PTC：正溫度系數熱敏電阻；

NTC：負溫度系數熱敏電阻，在環境溫度升高時，其阻值降低，使用電設備或充電設備能夠及時反應，控制內部中斷而停止充放電；

U1為電路保護芯片，U2為兩個反接的MOSFET開關。正常狀態下電池板U1的CO和DO都輸出高電壓，兩個MOSFET都處于打開狀態，電池可以自由充放電。

充電保護簡化原理圖

過充電保護：當U1檢測到電池電壓達到過充保護門限，CO管腳輸出低電平，MOS管開關2由導通轉為關閉，充電回路關斷，充電器無法再對電池充電，從而實現過充保護。

過放電保護：在電池放電過程中，當U1檢測到電池電壓低于過放保護門限時，DO腳由高電平轉變為低電平，MOS管開關1關閉，使電池無法再放電；過放電保護狀態下電池電壓不能再降低，要求保護電路的電流極小，控制電路進入低功耗。

過流保護：正常情況下，電池對負載進行放電，電流經過兩個串聯的MOS管開關，VM管腳檢測到兩個MOS管的壓降電壓為U。若負載因某種原因導致U異常，使回路電流增大，當U大于一定值時，DO管腳由高電壓轉變為低電壓，MOS管開關1關閉，從而使放電回路電流為零，達到過電流保護作用。