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技術(shù)文章

鋰離子電池原理

閱讀:1996          發(fā)布時間:2009-11-14

鋰離子電池的正極活性材料是鈷酸鋰(LiCoO2--氧化鈷鋰),負(fù)極活性材料是碳材。電池通過正極的鋰離子在負(fù)極的鍵入與遷出實(shí)現(xiàn)電池的充放電過程。鋰離子電池有各種形狀(圓柱形、長方形等)以適合不同產(chǎn)品的需要,其容量一般有幾百毫安時到幾安時。另外,可以將幾個鋰離子電池串聯(lián)在一起,并與電池保護(hù)器封裝在一起組成電池組。

優(yōu)點(diǎn)


1. 單體電壓高:3.6~3.8V,充滿電時的電壓(終止充電電壓)一般為4.2V,終止放電電壓不低于2.5V。


2. 比能量大:100~135Wh/kg,是鎳氫的1.5倍,鎳鎘2倍。


3. 循環(huán)壽命長:一般500次,甚至1000次。


4. 安全,無公害,無記憶,無污染。


5. 自放電低:室溫下滿電存儲1個月的自放電率約10%左右(鎳鎘25~30%,鎳氫30~35%)。


6. 溫度范圍廣:-20~+60℃


缺點(diǎn)


1. 成本高:LiCoO2價格高(幾十萬元/噸)。


2. 不能大電流放電,內(nèi)阻相對較大,一般在0.5C以下放電。例如,一種容量為3Ah的鋰離子電池,在0.7(0.25C)電流放電時,工作時間為4小時;若以2A(0.67C)電流放電時,工作時間為1.25小時(相當(dāng)于2.h了);若以3A(1C)電流放電,工作時間僅為為0.6小時(相當(dāng)于1.8Ah了)。


3. 需要保護(hù)電路控制。如果鋰離子電池在使用過程中電壓已降到2.5V后還繼續(xù)使用,則稱為過放電(或過放),對電池有損害。 放電曲線

 

充電 鋰離子電池充電的需求有:(1)過充保護(hù)——終止充電電壓精度在額定值的1%之內(nèi)(過壓充電可能對鋰離子電池造成*性損壞)。(2)鋰離子電池的充電率(充電電流)應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議選用。雖然某些電池充電率可達(dá)2C(C為電池的容量),但常用的充電率為(0.5~1.0)C。(3)如果充電電流過大會產(chǎn)生溫度過高,不僅會損壞電池并可能引起爆炸。因此在大電流充電時,需要對電池進(jìn)行溫度檢測,并且在超過設(shè)定充電溫度時能停止充電以保證安全。(4)充電器電路中有設(shè)定的限流電阻,保證充電電流不超過設(shè)定的限制電流。

完善的充電器可對過放的電池進(jìn)行挽救修復(fù),即在充電前進(jìn)行預(yù)處理。充電前檢測電池的電壓:若電池電壓大于2.5V,則按正常方式充電;若電池電壓低于2.5V,則用小電流(約1/10C的電流)充電,充到2.5V后再按正常方式充電。這種預(yù)充電的方式稱為預(yù)處理。


目前的充電器常采用三段充電法,即預(yù)處理、恒流充電(快充)、恒壓充電(充滿)。開始以設(shè)定的恒流充電,電池電壓以較高的斜率增長,在充電過程中斜率逐步降低,充到接近4.2V時,恒流充電階段結(jié)束。接著以4.2V恒壓充電,在恒壓階段充電時,電壓幾乎不變(或稍有增加),充電電流不斷下降。當(dāng)充電電流下降到1/10C時,表示電池已充滿,終止充電。有的充電器在充電電流降到某一值時,啟動定時器,經(jīng)一段定時后,結(jié)束充電。
 

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