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电池知识

什么是锂电池?7个问题了解锂电池及其正确使用方法!

来源:宝鄂实业    2019-05-05 15:09    点击量:

一般包括:正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝缘材料、安全阀、密封圈、PTC、CID、电池壳及电极引线。

 

锂电池的结构主要分:卷绕式和层叠式。液态锂电采用卷绕结构,聚合物锂电池则两种都有,卷绕式将正极膜片、隔膜、负极膜片依次放好,卷绕式圆柱形或扁柱形;层叠式则将正极、隔膜、负极、隔膜、正极这样的方式多层堆叠,将所有正极焊接在一起引出,负极也焊成一起引出。

什么是锂电池

 

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。分别用两个可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。

 

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锂电池特点

 

1、具有更高的重量能量比、体积能量比 

2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3个镍镉或镍氢充电电池的串联电压

3、自放电小可长时间存放,这是该电池最突出的优越性

4、无记忆效应,锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电 

5、寿命长,正常工作条件下,锂电池充/放电循环次数远大于500次 

6、可以快速充电,锂电池通常可以采用0.5~1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1~2小时 

7、可以随意并联使用 

8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池

 

9、成本高,与其它可充电池相比,锂电池价格较贵

1、真的是充电电流越大,充电越快吗?

 

对于恒流充电的镍基电池,可以说充电电流大,充电越快,而对应锂离子电池,这个是不完全正确的。
 
对于锂离子电池的充电,在一定电流范围内(1.5C~0.5C),提高恒流恒压充电方式的恒流电流值,并不能缩短充饱锂离子电池的时间。

2、直充标的输出电流就等于充电电流吗?

 

这就要讨论手机的充电方式了,对于充电管理在手机里面的,设定同样一个直充(实际应称为电源适配器)的输出如:5.3V 600mA
 
A、充电管理是开关方式(高频脉宽调整PWM方式),这个充电方式,手机并没有完全利用直充的输出能力,直充工作在恒压段,输出5.3V,此时真正的充电电流由手机的充电管理进行调整,而且肯定要小于600mA,一般在300~400mA。这个时候,大家看到的直充的输出电流就不是手机的充电电流。比如motorola的许多直充其输出为5.0V/1A,真正对电池充电的也就用到了500mA足矣,因为手机的电池容量也不过580mAh。
这时直充上标的输出电流就不等于实际充电电流。
 

B、充电管理为脉冲方式的,这个充电方式,手机完全利用了直充的限流电流,就是用了600mA在电池上,这个时候,直充的输出电流就是充电电流了。
 

当然以上的都是指在锂离子电池的恒流阶段或镍氢电池的充电而言。
 
如果手机没有充电管理,把充电的管理移到了直充上,比如许多的CDMA手机都是如此,这个就没什么好说的,它的输出写的很明白,比如输出:4.2V 500mA,这个就是锂离子电池恒流恒压两个数据了。
 

3、循环充放电一次就是少一次寿命吗?

 
循环就是使用,我们在使用电池时候关心的是使用的时间,为了衡量充电电池的到底可以使用多长时间这样一个性能,就规定了循环次数的定义。实际的用户使用千变万化,因为条件不同的试验是没有可比性的,要有比较就必须规范循环寿命的定义。
 
国标规定锂离子电池的循环寿命测试条件及要求:在25度室温条件下以恒流恒压方式1C的充电制度充电150分钟,以恒流1C的放电制度放电到2.75V截止为一次循环。当有一次放电时间小于36分钟时试验结束,循环次数必须大于300次。
 
解释:
 A、这个定义规定了循环寿命的测试是以深充深放方式进行的
 B、规定了循环寿命按照这个模式执行后必须超过300次以后容量仍然有60%以上
 
实际上,不同的循环制度得到的循环次数是截然不同的,比如以上其它的条件不变,仅仅把4.2V的恒压电压改为4.1V的恒压电压对同一个型号的电池进行循环寿命测试,这样这个电池就已经不是深充方式了,最后测试得到循环寿命次数可以提高近60%.那么如果把截止电压提高到3.9V进行测试,其循环次数应该可以增加数倍。
 

这个关于循环一次就少一次寿命的说法已经有许多友人进行了讨论,我只是补充说明一下而已,大家在谈论循环次数的时候不能忽视循环的条件,
 
●抛开规则谈论循环次数是没有任何意义的,因为循环次数是检测电池寿命的手段,而不是目的!
 
误区:许多人喜欢把手机锂离子电池用到自动关机再充电。这个完全没有必要。
 
实际上,用户不可能按照国标测试模式对电池进行使用,没有一个手机会在2.75V才关机,而其放电模式也不是大电流恒流放电,而是GSM的脉冲放电和平时的小电流放电混合的方式。
 
有另外一种关于循环寿命的衡量方法,就是时间。有专家提出一般民用的锂离子电池的寿命是2~3年,结合实际的情况,比如以60%的容量为寿命的终止,加上锂离子电池的时效作用,用时间来表述循环寿命我认为更为合理。
 
铅蓄电池的充电机理就类似与锂离子电池,是限流限压方式,使用的方式就是浅充浅放,他的寿命表述就是时间,没有次数,比如10年。
 
所以,对于锂离子电池,没有必要用到关机再充电,锂离子电池本来就适合用随时充电的方式进行使用,这也是他针对镍氢电池的最大优势之一,请大家善加利用这个特性。


 

 

4、电池容量越高越好吗?

 
不同型号(特别是不同体积)的电池,它的容量越高,提供使用的时间越长。抛开体积和重量的因素,当然容量越高越好。
 
但是同样的电池型号,标称容量(比如600mAh)也相同,实际测的初始容量不同:比如一个为660mAh,另一个是605mAh,那么660mAh的就比605mAh的好吗?
 
实际情况可能是容量高的是因为电极材料中多了增加初始容量的东西,而减少了电极稳定用的东西,其结果就是循环使用几十次以后,容量高的电池迅速容量衰竭,而容量低的电池却依然坚挺。许多国内的电芯厂家往往以这个方式来获得高容量的电池。而用户使用半年以后待机时间却是差得一塌糊涂。
 
民用的那些AA镍氢电池(就是五号电池),一般是1400mAh,却也有标超高容量的(1600mAh),道理也是一样。
 
提高容量的代价就是牺牲循环寿命,厂家不在电池材料的改性上下文章,是不可能真正“提高”电池容量的。

 

5、充饱的电池进行存储好吗?

 

 

锂离子电池有一个特性非常不好,就是锂离子电池的时效(或称老化,老外称为aging),就是锂离子电池在存储一段时间后,即使不进行循环使用,其部分容量也会永久的丧失,这是因为锂离子电池的正负极材料从一出厂就已经开始了它的衰竭历程。不同的温度和电池充饱状态,其时效后果不同,以下数据摘自参考文献,以容量的百分比形式列出:


存储温度--40%充电状态-------100%充电状态
0度-------98%(一年以后)-----94%(一年以后)
25度------96%(一年以后)-----80%(一年以后)
40度------85%(一年以后)-----65%(一年以后)
60度------75%(一年以后)-----60%(3个月以后)
 
由此可见,存储温度越高和电池充的越饱,其容量损失就越厉害。所以不推荐长期的保存锂离子电池,反之,厂家应该象对待腐烂的食物一样将其回收。用户要密切留意电池的生产日期。
 
如果用户手中有闲置的电池,那么专家推荐的存储条件为充电水平是40%,存储温度低于15度或更低。
 
而镍氢电池和镍镉电池则几乎不受这个时效作用,长期存储的镍基电池在进行几个深充深放以后就可以恢复其原始容量了。
 

 

 

6、座充的绿灯亮了以后在多充一个小时有用吗?

 
绿灯只是一个指示,真正充饱与否在于座充对电池充电过程的控制和判断。以4.2V的锂离子电池为例讨论这个问题。
 
首先是控制,控制对电池的输出是先恒流,后恒压电流逐渐减小

相对于内燃机技术,电动车或许还可勉强算作“明日之星”。但若定位于百年,燃料电池技术或将成为主流,电动车只能列入“过渡性产品”。

电动车的行驶过程确实实现了零排放,但若考虑从“油井”到“油箱”所排放的二氧化碳排放,电动车却是实实在在的“重污染源”。据2011年米其林必比登挑战赛的数据,车辆每行驶1000米,使用煤电者排放832克至1032克二氧化碳,几乎是排放最高的能源形式;而直接使用内燃机者,每千米的二氧化碳排放也不过310克至315克。在中国,煤电在全国发电量的比重约为80%。这意味着,如果依赖燃煤发电,上路行驶的电动车越多,碳排放的污染越严重。

氢燃料电池是利用电解水的逆向反应,将化学能转化为电能,不需要经过热能和机械能的变换,具有无污染、无噪声的特性。现阶段,成本高昂、储备安全仍是制约氢燃料电池发展的瓶颈。

明日见到电动车上路,我送他掌声;几十年后再见电动车上路,我送他“羊头”。