二锂离子电池的基本知识.pptx
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1、Li-ion是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属,负极是碳。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,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,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极负极正极的运动状态。Li-ion就像一把摇
2、椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。1.Li-ion的基本概念的基本概念2.1 Li-ion具有以下优点:具有以下优点:1)单体电池的工作电压高达3.6-3.8V:2)比能量大,目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L(2倍于Nl-Cd,1.5倍于Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400Wh/L 3)循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.4)安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,
3、因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。5)自放电小室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd(镍镉)的25-30%,Ni-MH(镍氢)的30-35%。2.Li-ion电池的优缺点电池的优缺点2.2 Li-ion具有以下缺点:具有以下缺点:1)电池成本较高。主要表现在LiCoO2(钴酸锂)的价格高(Co(钴)的资源较小),电解质体系提纯困难。2)不能大电流放电。由于有机电解质体系
4、等原因,电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用。3)需要保护线路控制。A、过充保护:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电;B、过放保护:过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。2.Li-ion电池的优缺点电池的优缺点3 镍镉,镍氢,锂离子充电电池的比较镍镉,镍氢,锂离子充电电池的比较目前镍镉,镍氢,锂离子充电电池大量应用于各种便携式用电设备(如笔记本电脑,摄像机和移动电话等到)中,每种充电电池都具自已独特的化学性质。镍
5、镉和镍氢电池之间主要差别在于:镍氢电池能量密度比较高。与相同型号电池对比,镍氢电池容量是镍镉电池的二倍。这意味着在不为用电设备增加额外重量时,使用镍氢电池能大大地延长设备工作时间。镍氢电池另一优点是;A大大减少了处镉电池中存在的:“记忆效应”问题,从而使得镍氢电池可更方便地使用。镍氢电池比镍镉电池更环保,因为它内部没有有毒重金属元素。Li-ion也已经快速成为便携设备的标准电源,Li-ion能提供和镍氢电池一样的能量,但在重量方面则可减少大约35%,这对于旬摄像机和笔记本电脑之类的用电设备来说是至关重要的。Li-ion完全没有“记忆效应”和不含有毒物质的优点也是使它成为标准电源的重要因素。Ni
6、Cd、NiMH、Li-ion各技术参数比较 项目 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池 电压 1.2 1.2 3.6 重量比能量 50 65 105-140 体积比能量 150 200 300 充放电寿命 500 500 1000 自放电率(%)25-30 30-35 6-9 有无记忆效应 有 无 无 有无污染 有 无 无二二.lion电池的基本参数电池的基本参数2.1 电池的标称电池的标称方形Lion电池的方法是已电池的三围命名 如:7548168 厚7.5 宽48长168 mm 055152 厚5.0 宽51长52 mm 圆形Lion电池方法是 直径+高度+0(圆形)如:18650 直径18mm
7、 高度65mm 14430 直径14mm 高度43mm2.2电池的容量电池的容量电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下,应该放出最低限度的电量。Li-ion电池在常温、恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下充电3h,电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量,主要受放电倍率和温度的影响(故严格来讲,电池容量应指明充放电条件)。容量常见单位有:mAh、Ah=1000mAh)。二二.lion电池的基本参数电池的基本参数2.3电池内阻电池内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成
8、。电池内阻大,会导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注注注注:一一一一般般般般以以以以充充充充电电电电态态态态内内内内阻阻阻阻为为为为标标标标准准准准。测测测测量量量量电电电电池池池池的的的的内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。2.4 开路电压开路电压是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时,电池正负极之间的电势差。一般情况下,Li-ion充
9、满电后开路电压为4.1-4.2V左右,放电后开压为3.0V左右,通过电池的开路电压,可以判断电池的荷电状态。2.5 工作电压工作电压又称端电压,是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电池放电工作状态下,当电流流过电池内部时,不需克服电池的内阻所造成阻力,故工作电压总是低于开路电池,充电时则与之相反。Li-ion的放电工作电压在3.6V左右。二二.lion电池的基本参数电池的基本参数 2.6 放电平台放电平台放电平台是恒压充到电压为4.2V并且充电电流小于0.01C时停充电,然后搁置10分钟,在任何功率的放电电流下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。2.
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