你知道如何对锂电池正确充电、正确放电、正确保养吗?
锂离子电池的正极材料有很多种,按正极材料的不同,可分为钴酸锂,锰酸锂,三元材料,磷酸铁锂和钛酸锂等。三元锂电池是指使用镍、钴、锰三种过渡金属氧化物作为正极材料的锂电池,由于它综合了钴酸锂,镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,性能优于以上任一单一组分正极材料。实验分析标明,三种不同化合价的元素形成了超晶格结构,三种组分之间存在明显的协同效应,使得材料更加稳定,且放电平台高达3.6V,因此被认为是最有应用前景的正极材料之一。三元电池具有能量密度高,安全稳定性好,支持高倍率放电等优异的电化学特性,以及价格适中的成本优势,在消费类数码电子产品,工业设备,医疗仪器等中小型锂电池领域获得了广泛应用,并在智能机器人,AGV物流车,无人机和新能源汽车等动力锂电池领域显示出了强劲的发展潜力。
目前对三元材料的研究主要集中在前驱体的制备,材料的合成以及电化学性能与结构的关系上。该材料中大部分过渡金属元素Ni、Co、Mn分别以+2、+3、+4价态存在,在充放电过程中,发生电化学反应的只有Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+,Mn基本不参与电化学反应,只是起到稳定材料结构的作用。关于制备方法,工业上常用的合成方法有:高温固相法,共沉淀法,溶胶-凝胶法,水热合成法,燃烧法等。三元材料是一种综合性能优越的锂电池正极材料,在一定范围内改变三种材料的摩尔配比,并加入相应的添加剂(粘结剂,导电剂,集流体等),可以得到在某一方面有突出的表现特性,比如动力型三元锂电池,容量型三元锂电池,超低温三元锂电池等等。
锂电池价格的影响因素
一、电芯的选型:
一是不同材料体系电芯的选型会影响到整个锂电池价格。锂电池根据正极材料的不同,会有锰酸锂(3.6V)、钴酸锂(3.7V/3.8V)、镍钴锰酸锂(俗称三元,3.6V)、磷酸铁锂(3.2V)、钛酸锂(2.3V/2.4V)等多种材料体系的电芯,其不同材料体系的电芯,其电压平台、安全系数、循环使用次数、能量密度比、工作温度等都不相同。
二是不同品牌的电芯的价格也会相差很大,总的价格梯度可分为:特种电芯(包括超低温、超高温、超高倍率、异型)、日系(松下、三洋、索尼)、韩系(三星、LG)、国产(国产又分为一线(力神、比克、比亚迪、ATL)、二线,甚至可以分到五线、六线),同材料体系而不同品牌的电芯,价格差异也会非常之大,而且通过市场优胜劣汰出来的各品牌电芯的品质(安全型、一致性、稳定性)基本上是与价格成正比的。
二、锂电池PCM的需求和设计
PCM设计可分为:基本保护、通讯、BMS
基本保护:基本保护含过充、过放、过流和短路保护,可以根据产品需求增加过温保护等
通讯:通讯协议可分为I2C、RS485、RS232、CANBUS、HDQ、SMBUS等,还有简单的电量显示,可以采用加电量计采用LED指示。
BMS:BMS是BATTERYMANAGEMENTSYSTEM的第一个字母简称组合,称之谓电池管理系统,俗称之为电池保姆或电池管家,主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。其主要功能包括:电池物理参数实时监测;电池状态估计;在线诊断与预警;充、放电与预充控制;均衡管理和热管理等。次系统多应用于电动汽车电池。
三、锂电池外壳的需求与设计
锂电池外壳设计可分为:PVC热封、塑胶、金属
PVC热封:电池组外部具体采用什么样的外壳封装形式,主要是取决于客人的产品具体需求,对于采用PVC热封的封装形式,一般适用于电芯串并数量不多,整体重量较轻(≤2kg)的情况下,可以采用。但是对于整体重量≥1kg的电池组,需要在电芯之间加固定支架,外围加玻纤板防护后,再采用PVC热封。
塑胶:采用塑胶外壳,主要是不同的电池组定型后,涉及到的外壳有可能需要开模,模具费用是一笔不小的开支,如开发前期,产品未定型,可以采用手板外壳打样(手板强度不如开模定型后材质强度),对外壳的材质和工艺(特别是带三防要求)要求不同,也会影响成本。
金属:金属外壳也是和塑胶外壳一样,产品未定型前或数量需求不多,建议采用钣金制样,这样主要是制样交期较短,如批量较大,也建议开模。对于金属外壳有防水等级要求的,也会大大影响到成本,还有就是特殊材质(如钛合金等)金属外壳要求的,成本会更高。
锂电池的成本主要由电芯、PCM、结构件构成,另需要加上企业的PACK费用、老化费用、管理费用等。同时由于产品技术难度,采购用量,不良率的要求不同,锂电池价格也会相差很大!
锂电池工作原理无外乎充电以储备能量,放电转化为其他能量并释放。在既不充电也不放电时处于闲置状态,因此,锂电池的正确使用方法就其大的方面说有三:正确充电、正确放电、正确保养。
锂电池正确充电方法
把握时间,防过充。正确的时间做正确的事,虽然,锂电池本身具有优异的电化学性能,然而,任何一种事物在背离平衡状态后都会存在安全隐患。细说来,
1.当充则充。在智能手机出现初期,每家手机厂商出于保护自己利益的初衷,往往强调用原装充电器(包括充电线)来给用电设备充电,有的厂家设计专门的数据线,并且不支持别的充电器(包括充电线)。后来,随着智能手机和手提电脑应用越来越广,再这样下去明显是作茧自缚,所以现在大家基本都统一了标准,一种充电器/线能够给不同品牌和性质的用电器具充电了。充电方便了,用户要注意的一个问题就是尽量随时保持电池带有正常使用的电量。正常情况下,当电量过少时,手机和手提电脑都会有提醒,这时你就需要及时补电,虽然电量过低不会导致直接的安全事故,但过度使用,久而久之就会对电池结构造成破坏。
2、充满即可。锂电池电芯内部也是由诸多元器件所构成的,新电池还好,如果是用了比较长的时间,说不定哪个元器件的功能就会衰退,因此就会发生过充安全风险。三星、苹果被曝光的典型事故,有几起都是因为电器主人睡觉时把手机放床头充电,最后引发燃烧和爆炸。
3、切忌一心二用。笔者有过体会,一边充电一边使用手机,特别是玩游戏时极容易感觉手机发热,道理也很简单,手机等于同时打两份工,这使其不得不付出超倍的劳动力,身体自然会发热了。
锂电池正确放电方法
及时充电,防过放。普通的手机使用者对于过放的危害没有意识,因为通常过放没有出现过安全事故的报道。而且,有人甚至认为定期的深度放电对于电池性能的维护有好处。实则不然,因为锂电池的记忆效应可以忽略不计,不存在深度放电消除记忆效应的说法。理论上来说,锂电池深度放电总的循环寿命会更大些,但其风险是电池过度放电将导致电池电压过低,不能正常充电,有时开机也会要很长时间,甚至开不了机。两害相权取其轻,使用寿命短一点总比不能使用好,所以奉劝广大手机和手提电脑的用户不要经常使用到黑屏。
锂电池正确保养
温度适宜,防冷热。在闲置时,锂电池通常不会发生安全事故,日常保养的目的就是使锂电池置于适宜的环境中,从而延迟电池的老化。事实上,锂电池参数设计中有一个就是适宜温度,相对来说,温度低一些问题不大,但如果放在较高的温度下,俗话说物极必反,也是会产生安全问题的。我们说的闲置状态仅仅是就正常环境而言,如果把锂电池放到水里或靠近火源那就已经脱离“保养”的话题了,那么,在正常环境下要做的是什么呢?水的方面防潮和热的方面防暴晒。故而,锂电池日常保养的适宜环境应是四个字:通风、阴凉。无论锂电池是独立闲置还是在用电器具中待用,均应遵循这四个字。
在锂电池的正确使用方法中,锂电池充电方法是最重要的,因为不正确的充电方法会引发安全问题,而放电与日常保养影响的仅仅是锂电池的使用寿命,锂电池本身也是一种耗材,无论我们采取什么办法也避免不了它最终的损耗,只是我们用正确的方法,延缓其衰老而已。