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【2017年整理】锂电总
锂电池的基础知识汇总
定义
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。把化学能转换为电能的装置。两个具有电位差的金属片在电解质溶液中,受电位差的影响,负离子从低电位极片(负极)流向高电位极片(正极),正离子从正极流向负极,从而形成持续的电流。
二、基本的性能
1.额定容量:指电池在充满电后,空载状态下放电至截止电压时,所能释放出的电能量,一般以mAh或Ah(1Ah = 1000mAh)符号来表示。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。
2.额定电压:指电池正负极材料因化学反应而造成的电位差, 由此产生的电压值。不同电池由于正负极材料不同,产生的电压是不一样的,电池电压会随着充电的过程而不断上升至某一值,会随着放电的过程而不断下降至某一值。
3.放电截止电压:指电池充满电后进行放电,放完电时达到的电压(若继续放电则为过度放电,对电池的寿命和性能有极大的损伤)。
4.开路电压:指电池在无负载的情况下,电池正负极之间的电压。开路电压与电池的剩余能量有一定的联系,因此,电池显示器是利用这种关系而制造。
5.内阻:指电池内部由化学材料自动生成的阻抗,内阻越小,电池的充放电性能越好。电池内阻包含直流电阻和交流电阻。影响电池内阻的因素有:①电解质的成份;②正负电极片中的成份配方;③正负电极片的几何面积以及比表面积;④金属基片(铜箔和铝箔);⑤电解液与正负电极片接口状态;⑥温度;⑦充电状态(电池的开路电压);⑧测量频率高低;⑨电池的内部结构设计。
6.C倍率:用来表示电池充放电时电流大小的比率,即倍率。如1200mAh的电池,0.2C表示240mA(1200mAh的0.2倍率),1C表示1200mA(1200mAh的1倍率)。充放电效率也与C(倍率)相关,在0.2C条件下,聚合物锂电池的充放电效率应该在99.8%。充放电效率=放电容量/充电容量× 100%。
7.自放电:电池充满电之后,在与外电路没有接触和常温放置的条件下,其电容量会自然衰减。在储存过程中,电池蓄电容量会逐渐下降,其减少的容量与额定容量的比例,称为自放电率。锂电池的自放电率为2-5%/月。行业标准锂离子电池月自放电率小于12%,我们可以做到6%-8%。
8.循环寿命:二次电池经历一次充放电称为一个周期或一次循环。在一定的放电制度下,电池容量降至规定值之前,电池所经受的循环次数称为循环寿命。二次电池在反复充放电的使用下,电池容量会逐渐下降,一般以电池的额定容量为标准,当电池容量降至其60%或80%时的充放电次数称为循环寿命。
9.放电平台:锂离子电池完全充电后,放电至3.6V时的容量记为C1,放电至3.0V时的容量记为C0,C1/C0称为该电池之放电平台
行业标准1C放电平台为70%以上,我们现在可以作到83%-85%
10.高率放电性能 即大电流放电能力。数码相机、电动工具、电动玩具等用电器具尤其需要大电流放电性能优秀得电池。大电流放电性能主要和电池的材料及制作工艺有关。
三、锂电池相关术语
PCB:电路板 PTC:正温度系数 NTC:负温度系数
CTR:临界温度热敏电阻 TI:保护方案
四、电池结构
● 正极
活性物质(LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2)
导电剂、溶剂、粘合剂、基体
● 负极
活性物质(石墨、MCMB)
粘合剂、溶剂、基体
● 隔膜(PP+PE)
● 电解液(LiPF6 + DMC EC EMC)
● 外壳五金件(铝壳、盖板、极耳、绝缘片)
五、锂电池特点
1.能量比比较高。具有高储存能量密度,目前已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍
2.使用寿命长,使用寿命可达到6年以上
3.额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V)
4.具备高功率承受力,其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于高强度的启动加速
5.自放电率很低
6.重量轻,相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-6
7.高低温适应性强,可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用;
8.绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。
9.生产基本不消耗水,对缺水的我国来说,十分有利。
六、单节保护板的元器件选择
元器件 品牌厂商 典型技术要求 保护IC 精工S-8211CAK-M5T1G S-8261AAOMD,理光,美上美MM3328,宏康HY2110,DW01,ITM MP26,MP29等 精度:过充电压±25mV;过放电压±50mV功耗要求:工作时小于10uA0V充电功能,休眠功能:允许/禁止 MOS管 NEC1
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