实际应用中，对于锂离子电池，充放电时间和电池使用寿命两个参数是至关重要的，这两个参数与用户的使用方式
有关，良好的使用方式有利于延缓电池的老化，进而延长电池寿命；本文首先统计了电池充电的相关参数，并从化学可逆
反应原理进行了分析；再结合理论设计了四种电池放电方案，并将四种方案下的放电电流大小、放电时间、电池放电容量
进行对比。测试四种方案下的电池寿命，结果表明：逐级阶梯式放电方案下的电池寿命最高。
1 锂离子电池工作原理
1.1 系统模型锂离子电池结构主要由正负电极板和隔膜两部分组成，如图1所示，其中正电极活性材料一般为锰酸锂或钴酸锂，而负电极活性材料一般为石墨。经过化学反应，在正负极上均可以产生锂离子。正负电极之间的隔膜是一种经特殊成型的高分子薄膜，具有微孔结构，可以让锂离子自由通过，但电子无法通过。在充放电过程中，电子通过外界电路在正负极之间来回运动，与锂离子结合。因此，在锂离子电池中不存在金属锂存在，只有锂离子，主要依靠锂离子在正负极之间的嵌入和脱出来工作。
1.2 工作原理锂离子电池是二次电池，即可以进行循环充放电。因此，锂离子电池的工作原理就是电池充放电的化学反应原理，如图2所示。
充电：当外接电源对电池进行充电时，外部电路对其做功，电能转化成化学能，含锂化合物的正极有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳，呈层状结构，具有很多微孔，到达负极的锂离子嵌入碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。正极化学反应式为：
放电：同理，当对电池进行放电时（即使用电池的过程），石墨上嵌人的锂离子由负极脱出进人电解液，由电解液插嵌进人正极，释放存储的化学能，转变为电能后又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。负极化学反应式为：
从上可以得出，锂离子电池的工作原理就是锂离子电池充放电的原理，也就是锂离子的脱出过程。通常所说的电池容量就是指放电容量。电池的总反应式为：
从上述反应式可以看出，锂离子电池内部化学反Li应只涉及两种微观粒子运动，含锂化合物化学反应生成的锂离子(Li+)和自由电子(e-）。
2 电池充电测试系统锂离子电池充电测试系统模型如图3所示，由高低温可控温箱、安捷伦数据采集仪和电脑组成。锂离子电池的正负极通过导线与可控温箱连接在数据采集仪上。测试过程中，温箱设定到目标温度，保温30min，确保电池内部已经达到设定温度后进行测试。
3 数据分析3.1 锂离子电池充电测试此次充电选用的锂离子电池相关参数如表1所示。测试实验中，重点探究在高低温下的电池相关性能，其中包括电池过放后激活时间、电池充满时间、充满电压、截止充电电流、温度变化与截止充电电压的关系。充电过程均从3V开始测试，直到电池充满，充电模式采用恒流转恒压充电。
以20W恒定功率给电池充电，测试电池在不同温度下工作的相关性能，具体参数如表2所示。根据表中数据可以得出以下几个结论。
（1）当电池过放后，常温下的激活时间最短，低温下的激活时间最长。
（2）电池充满时间与温度呈反比，这是因为电池内部的化学反应。高温时，电池内部化学反应速率加快，缩短了充电时间；低温时，充电时间大于常温和高温情况下的充电时间，常温和高温下的充电时间相差不大，这是因为低温下，化学反应速率较低。
（3）高温下，电池充满后的电压仅为4.17V，这是因为电池充放电的过程实际是化学可逆反应，温度较高时，破坏了化学反应动态平衡。
（4）根据第3条结论，高温下恒压阶段的截止充电电流较大，这均可以由可逆化学反应来解释。
（5）化学反应过程中，温度的影响较大，因此，低温下的涓流充电时间长于常温和高温充电时间。进而以45W恒定功率对电池进行充放电测试，结果如表3所示，相比于20W功率，过放后激活时间、电池充满时间、涓流时间均有缩短。而截止电流略大,规律一致。
量化温度对电池截止充电电压的影响，记录-5～50℃内的截止充电电压，结果如图4所示。可以看出，当温度在-5～30℃时，截止电压值上下浮动，常温25℃时截止电压为4.39V，此截止电压为温度范围内的最高值；当温度在30～50℃时，截止电压值与温度呈反比，当温度为50℃，截止电压为4.17V,对应的充电曲线如图4（b）所示，温度为50℃时，充电截止电压为常温和低温时的95%，下降了5%。
图4（a)不同温度下充电截止电压；(b)-5℃、25℃、50℃下电压曲线
3.2 锂离子电池放电测试实际生活中，电池的放电场景主要是给负载供电，负载的能量需求和用户的使用习惯会影响电池的使用寿命。放电电流不能过大，会导致电池内部出现永久性损害；不能过度放电，锂离子电池内部存储电能是靠可逆的化学变化实现的，过度放电会导致这种化学变化不可逆。在此次测试实验中，设计了四种放电曲线模型，放电时间共计12h，分别探究了四种模型下的放电容量、电池寿命情况，四组测试实验独立重复。
模型一：50mA放电时间为10h，500mA和1000mA放电时间 |
