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锂电池基础知识普及

2 Li-ion的优缺点

根据IEC61960标准二次锂电池的标识如下:

A.电池标识组成3个字母后跟5个数字圆柱形或6个方形数字

B.第一个字母表示电池的负极材料I表示有内置电池的锂离子L表示锂金属电极或锂合金电极

C.第二个字母表示电池的正极材料C基于钴的电极N基于镍的电极M基于锰的电极V基于钒的电极

D.第三个字母表示电池的形状R表示圆柱形电池L表示方形电池

E.数字圆柱形电池5个数字分别表示电池的直径和高度直径的单位为毫米高度的单位为十分之一毫米直径或高度任一尺寸大于或等于100mm时两个尺寸之间应加一条斜线方型电池6个数字分别表示电池的厚度宽度和高度单位毫米三个尺寸任一个大于或等于100mm时尺寸之间应加斜线三个尺寸中若有任一小于1mm,则在此尺寸前加字母t此尺寸单位为十分之一毫米。例如:ICR18650表示一个圆柱形二次锂离子电池正极材料为钴其直径约为18mm高约为65mm。

ICR20/1050ICP083448表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为8mm,宽度约为34mm高约为48mm。ICP08/34/150表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为8mm,宽度约为34mm高约为150mm。

ICPt73448表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为0.7mm,宽度约为34mm高约为48mm。

2.1 Li-ion电池的优点

1)单体电池的工作电压高达3.6-3.8V;

2)比能量大。目前HYB钢壳电池能达到的实际比能量为100-135W.h/Kg和280-353W.h/L(2倍与Ni-Cd,1.5倍于Ni-MH),随着技术发展,比能量可高达150W.h/Kg和400W.h/L。

3)循环寿命长。一般均可达到500次以上,甚至1000次。

4)安全性能好,无公害,无记忆效应。作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶锂发生短路,缩短了其应用领域;Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素;部分工艺(如绕结式)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不存在这方面的问题。

5)自放电小。室温下充满电的Li-ion存贮1个月的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-35%。

2.2 Li-ion的缺点

1)电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高(Co的资源较少),电解液体系提纯困难。

2)不能大电流放电。由于有机电解液体系等原因,电池内阻相对其他类电池大,故要求较小的电流密度,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。

锂离子电池的正极材料是氧化钴锂,负极是碳。锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。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,到达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。同样道理,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,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,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。

不难看出,在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

3 补充

锂电池的充电,如果开始电压较低,不可按照标准电流充电,应先以小电流充电,当电压达到一定值后再转入正常。这样,加上以后的CC/CV,一共是三段曲线。另外,当恒流(CC)充电结束后,有的不采用恒压(CV),而是采用脉冲的方式。锂子电池比较脆弱而危险,最主要的是充电不能过流过压,否则发热甚至爆炸。放电不能过流欠压,否则会造成永久性伤害。因此,锂电池一般都有保护电路,不能图方便或性能价格等原因把保护电路取下来。

电池是能量转换设备,其内部本身没有电,也不储存电。谁能说发电机里面也有电量啊?电池实际就是装有一定数量燃油的发电机。

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