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鋰離子電池基礎知識

2018-11-12 16:18:00
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1.什么叫鋰電池
鋰電池主要是指在電極材料中使用了鋰元素作為主要活性物質的一類電池。以這個定義來看,鋰電池是指一類電池,包括鋰原電池與鋰二次電池。一次電池是不能充電重復使用的,二次電池是可以多次充放電使用的。鋰原電池主要有鋰錳電池、鋰硫電池(當然也有二次鋰硫電池)、鋰亞硫酰氯電池、鋰硫酰氯電池等。手表、計算器、計算機主板CMOS中用到的三伏鋰電池,主要是鋰錳電池。其它的鋰原電池在民用中好象不多見。 我們通常所說的鋰電池,如手機鋰電池,筆記本鋰電池,屬于鋰二次電池。鋰二次電池也有多種,但最常見的鋰離子二次電池,簡稱鋰離子電池。
2.鋰離子電池的歷史
鋰離子電池的歷史是很短的,從1990年左右SONY推出第一塊用碳素作為負極材料的鋰電池以來,至今也不過十多年的歷史。現在市場上的鋰離子電池主要有兩種,一種為液態鋰離子電池,通常以鋼殼或鋁殼包裝;另一種為聚合物鋰離子電池,簡稱聚鋰電池,通常采用鋁塑復合膜包裝。
鋰離子電池在結構上主要有五大塊:正極、負極、電解液、隔膜、外殼與電極引線。
3.一次電池和二次電池還有其他的區別嗎?
另一明顯的區別就是它們能量和負載能力,以及自放電率,二次電池能量遠比一次電池高,然而他們的負載能力相對要小。
4. Li-ion電池的優缺點是什么?
充電電池壽命較長,可循環1000次以上,雖然價格比干電池貴,但如果經常使用的話,是比較劃算的。充電電池的容量比同規格的堿錳電池或鋅碳電池低,比如,他們放電較快。
另一缺點是由于他們幾近恒定的放電電壓,很難預測放電何時結束。當放電結束時,電池電壓會突然降低。假如在照相機上使用,突然電池放完了電,就不得不終止。但另一方面可充電電池能提供的容量比大部分一次電池高。但Li-ion電池卻可被廣泛地用照相器材中,因為它容量高,能量密度大,以及隨放電深度的增加而逐漸降低的放電電壓。
5.充電電池是怎樣實現它的能量轉換?
每種電池都具有電化學轉換的能力,即將儲存的化學能直接轉換成電能,就二次電子(也叫蓄電池)而言(另一術語也稱可充電使攜式電池),在放電過程中,是將化學能轉換成電能;而在充電過程中,又將電能重新轉換成化學能。這樣的過程根據電化學系統不同,一般可充放電500次以上,而我司產品li-ion可重復充放電1000次以上。Li-ion是一種新型的可充電便攜式電池。它的額定電壓為3.6V,它的放電電壓會隨放電的深度逐漸衰退,不象其他充電電池一樣,在放電未,電壓突然降低。
6.Li-ion電池有哪幾部分組成?
(1)電池上下蓋
(2)正極——活性物質為氧化鋰鈷
(3)隔膜——一種特殊的復合膜
(4)負極——活性物質為碳
(5)有機電解液
(6)電池殼(分為鋼殼和鋁殼兩種)
7. 什么充電限制電壓?額定容量?額定電壓?終止電壓?
A、充電限制電壓:按生產廠家規定,電池由恒流充電轉入恒壓充電時的電壓值。
B、 額定容量生產廠家標明的電池容量,指電池在環境溫度為 20℃± 5℃ 條件下,以5h率放電至終止電壓時所應提供的電量,用C5表示,單位為Ah(安培小時)或mAh(毫安小時)。
C、 標稱電壓:用以表示電池電壓的近似值。
D、 終止電壓:規定放電終止時電池的負載電壓,其值為n*2.75V(鋰離子單體電池的串聯只數用“n”表示)。
8.為什么恒壓充電電流為逐漸減少?
因為恒流過程終止時,電池內部的電化學極化然保持再整個恒流中相同的水平,恒壓過程,再恒定電 場作用下,內部Li+的濃差極化在逐漸消除,離子的遷移數和速度表現為電流逐漸減少。
9.什么是電池的容量?
電池的容量有額定容量和實際容量之分。電池的額定量是指設計與制造電池時規定或保證電池在一定的放電條件下,應該放出最低限度的電量。Li-ion規定電池在常溫、恒流(1C)恒壓(4.2V)控制的充電條件下充電3h,電池的實際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實際電量,主要受放電倍率和溫度的影響(故嚴格來講,電池容量應指明充放電條件)。容量常見單位有:mAh、Ah=1000mAh)。
10.什么是電池內阻?
是指電池在工作時,電流流過電池內部所受到的阻力。有歐姆內阻與極化內阻兩部分組成。電池內阻大,會導致電池放電工作電壓降低,放電時間縮短。內阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結構等因素的影響。是衡量電池性能的一個重要參數。注:一般以充電態內阻為標準。測量電池的內阻需用專用內阻儀測量,而不能用萬用表歐姆檔測量。
11.什么是開路電壓?
是指電池在非工作狀態下即電路無電流流過時,電池正負極之間的電勢差。一般情況下,Li-ion充滿電后開路電壓為4.1-4.2V左右,放電后開壓為3.0V左右,通過電池的開路電壓,可以判斷電池的荷電狀態。
12.什么是工作電壓?
又稱端電壓,是指電池在工作狀態下即電路中有電流過時電池正負極之間電勢差。在電池放電工作狀態下,當電流流過電池內部時,不需克服電池的內阻所造成阻力,故工作電壓總是低于開路電池,充電時則與之相反。Li-ion的放電工作電壓在3.6V左右。
13. 什么是(充放電)倍率?時率?
是指電池在規定的時間內放出其額定容量時所需要的電流值,它在數據值上等于電池額定容量的倍數,通常以字母C表示。如電池的標稱額定容量為600mAh為1C(1倍率),300mAh則為0.5C,6A(600mAh)為10C.以此類推. 時率又稱小時率,時指電池以一定的電流放完其額定容量所需要的小時數.如電池的額定容量為600mAh,以600mAh的電流放完其額定容量需1小時,故稱600mAh的電流為1小時率,以此類推.
14、什么是自放電率?
又稱荷電保持能力,是指電池在開路狀態下,電池所儲存的電量在一定條件下的保持能力。主要受電池制造工藝、材料、儲存條件等因素影響。是衡量電池性能的重要參數。 注:電池100%充電開路擱置后,一定程度的自放電正常現象。在GB標準規定LI-ion后在20±2℃條件下開條件下開路擱置28天。可允許電池有容量損失。
15.電池常見的充電方式有哪幾種:
(1)恒流充電
整個充電過程個中充電電流為一定值,這種方法最常見。
(2)恒壓充電
充電過程中充電電源兩端保持一恒定值,電路中的電流隨電池電壓升高而逐漸減小。
(3)恒流恒壓充電
電池首先以恒流充電CC,當電池電壓升高至一定值時,電壓保持不變CV,電路中電流降至很小,最終趨于0。
第一、二種充電方式常在鎳氫、鎳鎘電池中采用,鋰聚合物鋰電池的充電方式一般采用恒流恒壓充電:電池首先以恒流充電CC,當電池電壓升高至一定值時,電壓保持不變CV,電路中電流降至很小,最終趨于0。
由于鋰離子電池能量密度高,因此難以確保電池的安全性。在過度充電狀態下,電池溫度上升后能量將過剩,于是電解液分解而產生氣體,因內壓上升而產生自燃或破裂的危險;反之,在過度放電狀態下,電解液因分解導致電池特性及耐久性劣化,因而降低可充電次數。
16.鋰離子蓄電池的工作溫度范圍?
充電: 0- +40℃(推薦)
放電: 0- +40℃(推薦)
儲存溫度:25±5℃ (推薦)
17.鋰電池保護電路:
鋰離子電池的保護電路就是要確保這樣的過度充電及放電狀態時的安全性,并防止特性劣化。鋰離子電池的保護電路是由保護IC及兩顆功率MOSFET所構成,其中保護IC監視電池電壓,當有過度充電及放電狀態時切換到以外掛的功率MOSFET來保護電池,保護IC的功能有過度充電保護、過度放電保護和過電流/短路保護。
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