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鋰離子電池常識介紹

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年10月21日  

鋰是一種金屬元素,其化學符號為Li(其英文名為lithium),是一種銀白色、十分柔軟、化學功能活潑的金屬,在金屬中是最輕的。它除了運用于原子能工業外,可制造特種合金、特種玻璃(電視機上用的熒光屏玻璃)及鋰離子電池。在鋰離子電池中它用作電池的陽極。


鋰離子電池也分紅兩大類:不行充電的及可充電的兩類。不行充電的電池稱為一次性電池,它只能將化學能一次性地轉化為電能,不能將電能復原回化學能(或許復原功能極差)。而可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉變成化學能貯存起來,在運用時,再將化學能轉換成電能,它是可逆的,如電能化學能鋰離子電池的首要特點。


靈活型便攜式電子產品要求尺度孝分量輕,但電池的尺度及分量與其它電子元器件比較往往是最大的及最重的。例如,想當年的大哥大是相當粗大、粗笨,而今天的手機是如此的輕盈。其間電池的改善是起了重要用途的:過去是鎳鎘電池,現在是鋰離子電池。


鋰離子電池的最大特點是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是單位分量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表明。Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時;kg是千克(分量單位),L是升(體積單位)。這兒舉一個例來說明:5號鎳鎘電池的額外電壓為12V,其容量為800mAh,則其能量為096Wh(12V×08Ah)。同樣尺度的5號鋰-二氧化錳電池的額外電壓為3V,其容量為1200mAh,則其能量為36Wh。這兩種電池的體積是相同的,則鋰-二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的375倍!


一節5號鎳鎘電池約重23g,而一節5號鋰-二氧化錳電池約重18g。一節鋰-二氧化錳電池為3V,而兩節鎳鎘電池才24V。所以采用鋰離子電池時電池數量少(使便攜式電子產品體積減孝分量減輕),而且電池的作業壽命長。


別的,鋰離子電池具有放電電壓穩定、作業溫度規模寬、自放電率低、貯存壽命長、無記憶效應及無公害等長處。


鋰離子電池的缺點是價格貴重,所以現在尚不能遍及運用,首要運用于掌上計算機、PDA、通信設備、照相機、衛星、特種、特種、儀器等。跟著技能的開展、工藝的改善及出產量的新增,鋰離子電池的價格將會不斷地下降,運用上也會更遍及。


不行充電的鋰離子電池


不行充電的鋰離子電池有多種,現在常用的有鋰-二氧化錳電池、鋰亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池。本文僅介紹前兩種最常用的。


1、鋰-二氧化錳電池(LiMnO2)


鋰-二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極,并采用有機電解液的一次性電池。該電池的首要特點是電池電壓高,額外電壓為3V(是一般堿性電池的2倍);停止放電電壓為2V;比能量大(見上面舉的比如);放電電壓穩定可靠;有較好的貯存功能(貯存時刻3年以上)、自放電率低(年自放電率≤2%);作業溫度規模-20℃~+60℃。


該電池能夠做成不同的外形以滿足不同要求,它有長方形、圓柱形及扣子形(扣式)。圓柱形的也有不同的直徑及高度尺度。這兒列舉我們較了解的1#(尺度代碼D)、2#(尺度代碼C)及5#(尺度代碼AA)電池的首要參數。


CR表明為圓柱形鋰-二氧化錳電池;五位數字中,前兩位表明電池的直徑,后三位表明帶一位小數的高度。例如,CR14505,其直徑為14mm,高度為505mm(這品種型是通用的)。


這兒要指出的是不同廠出產的同類型的電池其參數可能有些不同。別的,規范放電電流值是較小的,實際放電電流能夠大于規范放電電流,而且持續放電及脈沖放電的答應放電電流也不同,由電池廠供給有關數據。例如,力興電源公司出產的CR14505給出最大持續放電電流為1000mA,最大脈沖放電電流可達2500mA。


照相機頂用的鋰離子電池多半是鋰-二氧化錳電池。這兒將照相機中常用的鋰-二氧化錳電池列入表2,供參閱。


扣子式(扣式)電池尺度較小,其直徑為125~245mm,高度為16~50mm。幾種較常用的扣式電池如表3所示。


CR為圓柱形鋰-二氧化錳電池,后四位數字中前兩位為電池的直徑尺度,后兩位為帶小數點的高度尺度。例如,CR1220的直徑為125mm(不包含小數點后的數),其高度為20mm。這品種型表明方法是國際通用的。


這種扣式電池常用于時鐘、計算器、電子記事本、照相機、助聽器、電子游戲機、IC卡、備用電源等。


2、鋰-亞硫酰氯電池(LiSOCl2)


鋰-亞硫酰氯電池是比能量最高的一種,現在可到達500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的額外電壓是36V,以中等電流放電時具有極其平坦的34V放電特性(可在90%容量規模內平坦地放電,保持不大的改變)。電池能夠在-40℃~+85℃規模內作業,但在-40℃時的容量約為常溫容量的50%。自放電率低(年自放電率≤1%)、貯存壽命長達10年以上。


以1#(尺度代碼D)鎳鎘電池與1#鋰-亞硫酰氯電池的比能量作一個比較:1#鎳鎘電池的額外電壓為12V,容量為5000mAh;1#鋰-亞硫酰氯的額外電壓為36V,容量為10000mAh,則后者的比能量比前者大6倍!


運用注意事項


上述兩種鋰離子電池是一次性電池,不行充電(充電時有風險!);電池正負極之間不行短路;不行以過大電流放電(超越最大放電電流放電);電池運用至停止放電電壓時,應從電子產品中及時取出;用完的電池不行擠壓、燃燒及拆卸;不行超越規定溫度規模運用。


因為鋰離子電池的電壓高于一般電池或鎳鎘電池,運用時不要搞錯以免損壞電路。通過了解類型中的CR、ER就能夠了解它的品種及額外電壓。在購買新電池時,必定要按本來的類型來買,否則會影響電子產品功能。


可充電的鋰離子電池


可充電的鋰離子電池有多種,如鋰-釩氧化物電池,鋰離子電池及國外新開發的鋰-聚合物電池等。這兒僅介紹前兩種,要點介紹鋰離子電池。


可充電鋰離子電池是現在手機中運用最廣泛的電池,但它較為嬌氣,在運用中不行過充、過放(會損壞電池或使之作廢)。因此,在電池上有維護元器件或維護電路以防止貴重的電池損壞。


鋰離子電池充電要求很高,要確保停止電壓精度在1%之內,現在各大半導體器件廠已開宣布多種鋰離子電池充電的IC,以確保安全、可靠、快速地充電。


現在手機已十分遍及,手機中一部分是鎳氫電池,但靈活型的手機則是鋰離子電池。正確地運用鋰離子電池對延長電池壽命是十分重要的。


1.鋰-釩氧化物電池(Li-V6O13)


鋰-釩氧化物電池以鋰為陽極、釩氧化物為陰極、無機鹽的有機溶劑為電解質組成。它的特點是能夠充電。以2號電池為例,將鋰-釩氧化物電池與鋰-二氧化錳電池及鋰-亞硫酰氯電池比較較如表5所示。


由表5可知,因為鋰-釩氧化物電池的額外電壓僅為2.8V,而且額外容量也小,故與其它兩種鋰離子電池比較,其比能量是最小的。該類圓柱形電池的首要參數如表6所示。從表6可看出,其充電次數(循環壽命)也不長,所以這種可充電電池不久就由鋰離子電池代替了。


2.鋰離子電池(Li-Ion)


鋰離子電池是現在運用最為廣泛的鋰離子電池,它根據不同的電子產品的要求能夠做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式,而且有由幾個電池串聯在一起組成的電池組。


鋰離子電池的額外電壓為3.6V(有的產品為3.7V)。充滿電時的停止充電電壓與電池陽極資料有關:陽極資料為石墨的4.2V;陽極資料為焦炭的4.1V。不同陽極資料的內阻也不同,焦炭陽極的內阻略大,其放電曲線也略有不同,如圖1所示。一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。鋰離子電池的停止放電電壓為2.5V~2.75V(電池廠給出作業電壓規模或給出停止放電電壓,各參數略有不同)。低于停止放電電壓持續放電稱為過放,過放對電池會有危害。


鋰離子電池不適合用作大電流放電,過大電流放電時會下降放電時刻(內部會發生較高的溫度而損耗能量)。因此電池出產廠給出最大放電電流,在運用中應小于最大放電電流。


鋰離子電池對溫度有必定要求,廠給出了充電溫度規模、放電溫度規模及保存溫度規模。


鋰離子電池對充電的要求是很高的,它要求精密的充電電路以確保充電的安全。停止充電電壓精度允差為額外值的±1%(例如,充4.2V的鋰離子電池,其允差為±0.042V),過壓充電會形成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應根據電池出產廠的建議,并要求有限流電路以免發生過流(過熱)。一般常用的充電率為0.25C~1C(C是電池的容量,如C=800mAh,1C充電率即充電電流為800mA)。在大電流充電時往往要檢測電池溫度,以防止過熱損壞電池或發生爆炸。


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