鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1324次 | 2021年05月21日
電池,介紹一些簡(jiǎn)單實(shí)用的電池知識(shí)
1、什么是電池?
電池是一種能源。當(dāng)它正負(fù)極連接在用電器上時(shí),因?yàn)檎?fù)極之間存在電勢(shì)之差,電流從正極流向負(fù)極,儲(chǔ)存在電池中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能釋放出來(lái),一只電池必然由兩種不同電化學(xué)活性的物質(zhì)組成正負(fù)兩極,正負(fù)極活性物質(zhì)之間的電動(dòng)勢(shì)差形成電池的電壓,根據(jù)其電化學(xué)系統(tǒng)的不同,各種類(lèi)型的電池電壓各有不同。
2、一次電池和充電電池有什么差別?
電池內(nèi)部的電化學(xué)設(shè)計(jì)決定了該類(lèi)型的電池是否可充。根據(jù)它們的電化學(xué)成分和電極的結(jié)構(gòu)可知,可充電電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間所發(fā)生的反應(yīng)是可逆的。理論上,這種可逆性是不會(huì)受循環(huán)次數(shù)的影響,既然充放電會(huì)在電極的體積和結(jié)構(gòu)上引起可逆的變化,那么可充電電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)就支持這種變化。而一次電池在給定的電池環(huán)境中兩個(gè)電極之間的電化學(xué)反應(yīng)是不可逆的,因此,不可以將一次電池拿來(lái)充電,這種做法很危險(xiǎn)也很不經(jīng)濟(jì)。假如要反復(fù)使用,應(yīng)選擇真正的循環(huán)次數(shù)在1000次左右的充電電池,這種電池又稱(chēng)為二次電池。
另一明顯的差別就是二次電池具有較高的比能量和負(fù)載能力,但自放電率較大。一次電池能量密度遠(yuǎn)比二次電池高。然而他們的負(fù)載能力相對(duì)要小。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
3、充電電池是怎么樣實(shí)現(xiàn)它的能量轉(zhuǎn)換?
每種電池都具有電化學(xué)轉(zhuǎn)換的能力,即將儲(chǔ)存的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。就二次電池而言(另一術(shù)語(yǔ)也稱(chēng)可充電便攜式電池),在放電過(guò)程中,是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能;而在充電過(guò)程中,又將電能重新轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。這樣的過(guò)程根據(jù)電化學(xué)系統(tǒng)不同,一般可充放電500次以上。
Li-ion是一種新型的可充電便攜式電池。它的額定電壓為3.63.8V。他的放電電壓會(huì)隨放電的深度而逐漸下降。
4、什么是Li-ion電池?
Li-ion是鋰離子電池發(fā)展而來(lái)。所以在介紹Li-ion之前,先介紹鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料是鋰金屬。負(fù)極材料是碳材。按照大家習(xí)慣上的命名規(guī)律,我們稱(chēng)這種電池為鋰離子電池。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
Li-ion的正極材料是氧化鋰鈷,負(fù)極材料是碳材。電池通過(guò)正極出現(xiàn)的鋰離子在負(fù)極碳材中的嵌入與遷出來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的充放電過(guò)程,所以人們稱(chēng)之為L(zhǎng)i-ion。
5、Li-ion電池的工作原理是什么?
鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極,沒(méi)有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱(chēng)。鋰離子電池的充放電過(guò)程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中,同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負(fù)極用插入或脫插表示)。在充放電過(guò)程中,鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱(chēng)為搖椅電池。
鋰離子電池能量密度大,平均輸出電壓高。自放電小,每月在10%以下。沒(méi)有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃~60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達(dá)100%,而且輸出功率大。使用壽命長(zhǎng)。沒(méi)有環(huán)境污染,被稱(chēng)為綠色電池。
充電是電池重復(fù)使用的重要步驟,鋰離子電池的充電過(guò)程分為兩個(gè)階段:恒流快充階段(指示燈呈紅色或黃色)和恒壓電流遞減階段(指示燈呈綠色)。恒流快充階段,電池電壓逐步升高到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓,隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會(huì)過(guò)充,電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到0,而最終完成充電。電量統(tǒng)計(jì)芯片通過(guò)記錄放電曲線可以抽樣計(jì)算出電池的電量。鋰離子電池在多次使用后,放電曲線會(huì)發(fā)生改變,鋰離子電池雖然不存在記憶效應(yīng),但是充電不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重影響電池性能。
鋰離子電池過(guò)度充放電會(huì)對(duì)正負(fù)極造成永久性損壞。過(guò)度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,而塌陷會(huì)造成充電過(guò)程中鋰離子無(wú)法插入;過(guò)度充電使過(guò)多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu),而造成其中部分鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái)。
充電量等于充電電流乘以充電時(shí)間,在充電控制電壓一定的情況下,充電電流越大(充電速度越快),充電電量越小。電池充電速度過(guò)快和終止電壓控制點(diǎn)不當(dāng),同樣會(huì)造成電池容量不足,實(shí)際是電池的部分電極活性物質(zhì)沒(méi)有得到充分反應(yīng)就停止充電,這種充電不足的現(xiàn)象隨著循環(huán)次數(shù)的新增而加劇。
6、HYB公司Li-ion電池的重要結(jié)構(gòu)是怎么樣的?
Li-ion電池重要有以下幾部分組成:
1)鋼殼電池:電池上下鋼質(zhì)蓋板,直通鋼質(zhì)殼身,鋁質(zhì)鉚釘;
鋁殼:鋁質(zhì)頂板,鋁質(zhì)殼身,鋼質(zhì)鉚釘。
2)正極鈷酸鋰的活性物質(zhì)及鋁質(zhì)基體;
3)隔膜一種特殊的復(fù)合有機(jī)膜;
4)負(fù)極活性物質(zhì)為碳,銅質(zhì)基體;
5)一定比例有機(jī)物組成的電解液體系。
7、Li-ion電池有什么優(yōu)點(diǎn)?什么缺點(diǎn)?
Li-ion電池具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)單體電池的工作電壓高達(dá)3.6V;
2)比能量大。目前HYB鋼殼電池能達(dá)到的實(shí)際比能量為100-135W.h/kg和280-353W.h/L(2倍于Ni-Cd,1.5倍于Ni-MH),隨著技術(shù)發(fā)展,比能量可高達(dá)150W.h/kg和400W.h/L
3)循環(huán)壽命長(zhǎng)。一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次。
4)安全性能好,無(wú)公害,無(wú)記憶效應(yīng)。作為L(zhǎng)i-ion前身的鋰離子電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域;Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的元素;部分工藝(如燒結(jié)式)的Ni-Cd電池存在的一大弊病為記憶效應(yīng),嚴(yán)重束縛電池的使用,但Li-ion不存在這方面的問(wèn)題。
5)自放電小
室溫下充滿電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。
Li-ion也存在著一定的缺點(diǎn),如:
1)電池成本較高。重要表現(xiàn)在LiCoO2的價(jià)格高(Co的資源較少),電解質(zhì)體系提純困難。
2)不能大電流放電。由于有機(jī)電解質(zhì)體系等原因,電池內(nèi)阻相對(duì)其他類(lèi)電池大,故要求較小的放電電流密度,一般放電電流在0.5C以下,只適合于中小電流的電器使用。
3)要保護(hù)線路控制。
A、過(guò)充保護(hù):電池過(guò)充將破壞正極結(jié)構(gòu)而影響性能和壽命;同時(shí)過(guò)充電使電解液分解,內(nèi)部壓力過(guò)高而導(dǎo)致漏液等問(wèn)題;因電池在充電過(guò)程中電壓會(huì)不斷上升,故必須在4.2V的恒壓下充電;
B、過(guò)放保護(hù):過(guò)放會(huì)導(dǎo)致大量活性物質(zhì)容量不可逆而大量衰減,故也要有保護(hù)線路控制。
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