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吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

锂电池充放电特性及模型分析

1.1锂电池的介绍

1.1.1工作原理

锂是锂电池的核心，是自然界最轻的金属，想获得高比

能量的铿，需让锂电

池的电极材料嵌入大量的锂。锂电池的种类虽多，工作原理

却均相似。

如图2-1,锂电池充电时，锂离子从正极材料的晶格中脱

离出来，经电解质溶

液和隔膜，嵌入负极材料的晶格中;放电时，则是相反过程。

在充放电全过程中，

钾离子往返于负极材料间，称为“摇椅式电池。

锂电池充放电的化学反应公式:

正极反应（2-1)

负极反应:（2-2)

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电池充电的总反应:（2-3）

锂电池放电则是逆反应。

图2-1

1.1.2结构

主要由正极、负极、电解质溶液、隔膜及外壳组成，主要材

料组成如下:

1)正极材料:活性物质是钻酸铿、锰酸铿、磷酸铁锂、镍

钻锰酸锂、镍钻酸

锂等及其混合物。导电集流体厚度是0.1-0.2mm的电

解铝箔;

2)负极材料:活性物质由人造石墨或近似于石墨结构的

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碳。导电集流体厚度

是0.07-0.15mm的电解铜箔;

3)隔膜材料:是聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或由两者组成的

复合膜，通锂离子

阻电子;

4)电解质溶液:电解质盐和碳酸酷溶液的混合液;

5)外壳:钢壳、铝壳、镀镍铁壳、铝塑膜等。

1.1.3充放电特性

在不同倍率的充放电条件下，锂电池的充放电特性曲线

也存在差距性。图2-2为苏州星恒电源有限公司生产的

XH-lOAh型铿离子电池组，在不同倍率下的充放电特性曲线

图。

(a)倍率不同时的充电曲线(b)倍率不同时的放电曲线

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(c)不同温度下的放电曲线

图2-2

1.2充电技术

1.1.1理论依据

美国科学家马斯，在第二届国际电动

车辆会议上，提出了

著名的马斯三定律，为电池快速充电提供了理论依据。

如图2-3，充电时，任何超过充电接受曲线的电流，不仅不

能提高充电效率，

反而会增加析气量和极化现象;低于充电接受曲线的电流，才

是电池允许的充电

电流，不会对电池造成伤害。

图2-3