锂电池充、放电机制
项目产品需求要求显示电池使用的电量百分比：最开始的想法是用电压比例来显示百分比，但是后来发现这是错误的想法，正确的做法应该是用电池电量C来算百分比。
于是我对锂离子电池做了简单的研究，并咨询了以前从事电池管理工作的同事，得到的答案大致与以下报道一致：
电池分类介绍及新能源汽车行业前景：
新能源汽车最核心的技术就是提供能量的电池，续航能力和充电速度是如今电池技术发展的瓶颈。经过多年的发展，目前锂电池的种类有锰酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂、钴酸锂、三元材料等。由于能量性能和稀有金属成本等原因，锰酸锂、钛酸锂、钴酸锂电池逐渐成为小众选择，而磷酸铁锂和三元锂电池则得到了更广泛的推广和应用。但这两者到底有什么区别呢？下面就来聊聊锂电池。
三元锂电池
三元锂电池全称是“三元材料电池”，一般是指采用镍钴锰氧化物（Li(OH)2，NCM）或镍钴铝氧化物（NCA）三元正极材料的锂电池。镍盐、钴盐、锰盐作为三种不同的成分，按不同的比例调整，所以叫“三元”，包括多种不同比例的电池类型。从外形上看，可以分为软包电池、圆柱电池、方形硬壳电池。它的标称电压可以达到3.6-3.8V，能量密度相对较高，电压平台高，振实密度高，续航里程长，输出功率大，高温稳定性较差，但低温性能优异，成本相对较高。
磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池以磷酸铁锂（）作为正极材料，以铁为电池原料，一是成本低廉，二是不含重金属，对环境污染较小。工作电压为3.2V。磷酸铁锂晶体中的PO键稳定，因此零电压储存时不会发生漏液，在高温条件下或过充时非常安全，可快速充电，放电功率大，无记忆效应，循环寿命长。缺点是低温性能差，正极材料的振实密度低，能量密度低，产品良率和一致性也受到质疑。
这两种电池各有优势
在高温条件下，三元锂电池的三元材料在200℃时就会分解，发生剧烈的化学反应，释放出氧原子，高温下易燃烧或爆炸。因此，基于安全考虑，我国工信部于2016年1月专门发文，暂时限制在纯电动客车上使用三元锂电池。而磷酸锂电池的分解温度为800℃，起火可能性较小，相对更安全。
在低温条件下（气温低于-10℃），磷酸锂电池衰减很快，经过不到100次充放电循环，电池容量就会下降到初始容量的20%，基本无法在寒冷地区使用。而三元锂电池低温性能优异，在-30℃下仍能保持电池容量正常，更适合在北方低温地区使用。
从制造成本来看，三元锂电池所需钴元素我国储量较少，大部分需从海外进口，受市场波动影响较大，因此三元锂电池成本势必维持高位。而磷酸铁锂电池所需原材料无需进口，供应充足，价格稳定，成本相对较低。
在实验条件下，磷酸铁锂电池循环5000次后剩余容量为84%，1C（1C指电池在一小时内完全放电时的电流强度）循环5000次后还能保持初始容量的80%以上；三元锂电池循环3900次后剩余容量仅为66%，1C循环2500次后就降至初始容量的80%。相比较而言，磷酸锂电池的循环寿命要远大于三元锂电池。另外，磷酸铁锂电池的能量密度为120Wh/kg，基本已经达到理论极限，而三元电池的能量密度为180Wh/kg，未来还有很大的提升空间。
前景
日本松下、韩国LG化学、三星SDI等多采用三元锂电池技术路线，如新能源巨头特斯拉采用的是松下的镍钴铝氧化物三元锂电池，也就是所谓的NCA，Model S、Model X采用的是松下的18650电池组，而最新的MODEL 3则采用了容量更大的21700圆柱形电池组。
早期国内新能源车企因为成本问题，多采用磷酸铁锂电池作为能源，比亚迪等企业是磷酸铁锂电池的主要生产企业，推出了秦、唐、宋等多款明星产品，但如今由于国家在续航等方面补贴标准的提高，三元锂电池的市场份额正在逐渐提升。
在与磷酸铁锂电池的竞争中，三元锂电池的安全性有待提升，一直是汽车企业心中的阴影。即便是特斯拉Model X等技术先进的产品，国内外也都出现过电池组起火、燃烧事故。但从长远来看，三元锂电池拥有磷酸铁锂电池无法比拟的高能量密度和耐低温特性。在未来的新能源汽车发展中，在解决了安全性和成本问题后，三元锂电池将彻底取代磷酸铁锂目前的市场地位，成为新能源市场的大势所趋。
18650锂离子电池介绍：
18650是锂离子电池的鼻祖，是日本索尼公司为了节省成本而制定的标准锂离子电池型号。18代表直径18mm，65代表长度65mm，0代表圆柱形电池。5号电池的型号为14500，直径14mm，长度50mm。一般18650电池在工业上比较常用，民用很少，常用于笔记本电脑电池、高端手电筒等。
18650只是电池的尺寸型号，根据电池种类可以分为锂离子18650、磷酸铁锂18650、镍氢18650（很少见），常见的18650是锂离子。锂离子电池标称电压为3.7V，充电截止电压为4.2V，磷酸铁锂电池标称电压为3.2V，充电截止电压为3.6V，容量通常为-，常见的容量为-。
先说一下我项目中使用的电池，通过上面的信息可以确定我手里的这块电池是锂离子电池，而且是三元锂离子电池，标称电压3.7V，截止电压4.2V。如果想要得到电池电量百分比，还需要继续了解它的充放电特性。
锂电池充放电介绍：
1.先说说锂电池及其工作原理
锂离子电池自1990年问世以来，凭借着优异的性能得到了迅速的发展，在社会上得到了广泛的应用，凭借着其他电池无法比拟的优势，锂离子电池迅速占领了手机、笔记本电脑、小型相机等众多领域。
锂电池普遍公认的基本原理就是所谓的“摇椅理论”。锂电池的充放电并不是通过传统方式实现电子的转移，而是通过层状材料晶体中锂离子的进出，从而引起能量的变化。在正常的充放电情况下，锂离子的进出一般只会引起层间距的变化，而不会对晶体结构造成破坏。因此从充放电反应的角度看，锂离子电池是一种理想的可逆电池。在充放电过程中，锂离子在电池的正负极之间来回穿梭，就像一把摇椅在正负极之间来回摇摆一样，所以有人形象地把锂离子电池称为摇椅电池。
我们常说的锂离子电池的优势，是相对于传统的镍镉电池（Ni/Cd）、镍氢电池（Ni/MH）而言的，具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优势（比能量是指单位重量或单位体积的能量，电池的比能量是单位质量的电极材料参与电极反应所释放的电能的大小）。
2、锂电池日常使用常识
（1）误区：“电池激活前三次需要充电12小时以上”
关于锂电池“激活”的问题，很多人说充电时间一定要在12小时以上，反复三次，才能激活电池。这种“前三次充电必须充电12小时以上”的说法，显然是从镍电池（如镍镉、镍氢）继承下来的说法。所以这种说法可以说从一开始就是一个误解。经过抽样调查，可以看出，有相当一部分人混淆了两种电池的充电方式。
锂电池和镍电池的充放电特性有很大不同。我查阅过的所有严肃的正规技术资料都强调，过充过放对锂电池，特别是液态锂离子电池的伤害很大。所以最好按照标准时间、标准方法充电，尤其不要充电超过12小时。通常手机说明书上介绍的充电方法就是适合该手机的标准充电方法。
（2）请勿长时间充电，或等到电池电量完全耗尽后再充电。
锂电池手机或充电器在电池充满电后会自动停止充电，不存在像镍电池充电器那样持续10多个小时的所谓“涓流”充电，锂电池如果充满电了，即使放在充电器上也不会充电。
充电时间过长或电池完全耗尽都会造成过度充电和过度放电，从而对锂离子电池的正极和负极造成永久性损坏。从分子水平上讲，过度放电会导致负极碳释放过多的锂离子，导致其层状结构崩塌。过度充电会迫使过多的锂离子进入负极碳结构，使得部分锂离子无法再释放。
（3）电池寿命
锂离子电池充放电循环实验表，其中循环寿命数据如下（DOD是放电深度的缩写）：
循环寿命（10%DOD）：>1000次
循环寿命（100%DOD）：>200次
从以上数据我们可以看出，充电次数和放电深度有关，10%DOD下的循环寿命比100%DOD下的循环寿命长很多。当然，如果把实际充电的相对总容量换算成10%*1000=100，100%*200=200，完全充放电的话后者更好。但锂电池的寿命主要体现在充放电循环上，这个循环是个绝对概念，上一次用了30%的电量，充满电了，下一次用了70%的电量，又充满电了，这正好是一个充电循环。所以，还是按照锂电池发明者的口号“随用随充，随充随用”来使用锂电池比较好。
（4）定期进行深度充电和放电来校准电池
锂离子电池通常配有管理芯片和充电控制芯片。管理芯片包含一系列寄存器，存储容量、温度、ID、充电状态、放电次数等值。这些值在使用过程中会逐渐发生变化。使用说明中“每月一次完全充放电”的主要目的应该就是为了纠正这些寄存器中不合适的值。
3、锂电池充电方式：限压横流法
主要通过三步完成：
步骤 1：确定电压
第二步：判断3V4.2V，恒压充电，电压4.20V，随着电压升高电流减小直至充满。
开始充电时，应先检测待充电电池的电压，若电压低于3V，应先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，一般为0.05C左右。电压升到3V后，开始标准充电过程。标准充电过程为：以设定电流恒流充电。当电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，充电电压维持在4.20V，此时充电电流逐渐减小，当电流降至设定充电电流的1/10时，充电完成。
一般锂电池的充电电流设置在0.2C~1C之间，电流越大，充电越快，电池发热量也越大，而且电流过大，容量也会充满不完，因为电池内部的电化学反应需要时间，就像倒啤酒一样，如果倒得太快，就会产生泡沫，不够饱满。
术语解释：充放电电流一般用C表示，是电池容量对应的数值，电池容量一般用Ah或者mAh表示，比如M8的电池容量对应C，0.2C等于240mA。
以下是锂电池的典型充电曲线：
4、锂电池放电：
锂电池放电时只需注意以下几点：
1、放电电流不能太大，过大的电流会导致电池内部发热，可能造成永久性损坏。
2、千万不要过放！锂电池最怕过放，一旦放电电压低于2.7V，电池就可能报废。
下面是一般锂电池的典型放电曲线：
从典型的放电曲线可以看出，电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降越快。
因此，正常情况下，电池在大负载下工作之后，当负载减小时，电压就会回升，这就是所谓的“电量恢复”现象。
这是一张图。这个放电曲线在放电过程中会暂停，然后发生“再充电”。