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电池知识

商业化的锂离子电池在应用上存在哪些弊端和优势?

来源:宝鄂实业    2019-07-16 17:14    点击量:

  钛酸锂电池缺点介绍:

 

  对锂电位高,导致工作电压低,能量密度降低

 

  2.电池制作过程容易产气

 

  3.电子导电性不好

 

  钛酸锂电池优点介绍:

 

  安全性好,电动车电池最重要的一点就是需要高安全性,钛酸锂由于其平衡电位高,不会在负极形成锂枝晶,而具有很好的安全性。

 

  2.循环性能好,由于其是“零应变”材料,而不会在充放电过程中发生结构的变化,具有非常优越的循环性能。

 

  3.可以快速充放电,锂离子在钛酸锂晶体中的扩散系数是2×10-8cm-2/s,比石墨负极多一个数量级,可以快速充放电,快速充电能力是考察电动车电池的一个重要指标。

 

  4.工作温度范围宽-30℃-60℃,低温下锂的嵌入及脱出能力都会下降,尤其是嵌入能力,钛酸锂负极在-30℃下充电也不会出现导致短路或使负极恶化的锂枝晶出现,这是石墨负极无法做到的,在广泛的环境下能够快速充电和放电,适用于车载用途。

 

  5.自放电小,在一个帖子提到我们的实验数据,正极采用我们常规型锰酸锂,负极用钛酸锂,60度存储28天容量剩余率88%,容量恢复率95%以上。

 

  钛酸锂电池缺点:缺点介绍

 

  1.对锂电位高,导致工作电压低,能量密度降低

 

  2.电池制作过程容易产气

 

  3.电子导电性不好

 

  钛酸锂电池缺点:优点介绍

 

  1.安全性好,电动车电池最重要的一点就是需要高安全性,钛酸锂由于其平衡电位高,不会在负极形成锂枝晶,而具有很好的安全性。

 

  2.循环性能好,由于其是“零应变”材料,而不会在充放电过程中发生结构的变化,具有非常优越的循环性能。

 

  3.可以快速充放电,锂离子在钛酸锂晶体中的扩散系数是2×10-8cm-2/s,比石墨负极多一个数量级,可以快速充放电,快速充电能力是考察电动车电池的一个重要指标。

 

  4.工作温度范围宽-30℃-60℃,低温下锂的嵌入及脱出能力都会下降,尤其是嵌入能力,钛酸锂负极在-30℃下充电也不会出现导致短路或使负极恶化的锂枝晶出现,这是石墨负极无法做到的,在广泛的环境下能够快速充电和放电,适用于车载用途。

 

  5.自放电小,在一个帖子提到我们的实验数据,正极采用我们常规型锰酸锂,负极用钛酸锂,60度存储28天容量剩余率88%,容量恢复率95%以上。

 

  优点

 

  采用电动车辆取代燃油车辆是解决城市环境污染的最佳选择,其中锂离子动力电池引起了研究者的广泛关注.为了满足电动车辆对车载型离子动力电池的要求,研制安全性高、倍率性能好且长寿命的负极材料是其热点和难点。

 

  商业化的锂离子电池负极主要采用碳材料,但以碳做负极的锂电池在应用上仍存在一些弊端:

 

  1、过充电时易析出锂枝晶,造成电池短路,影响锂电池的安全性能;

 

  2、易形成SEI膜而导致首次充放电效率较低,不可逆容量较大;

 

  3、即碳材料的平台电压较低(接近于金属锂),并且容易引起电解液的分解,从而带来安全隐患。

 

  4、在锂离子嵌入、脱出过程中体积变化较大,循环稳定性差。

 

  与碳材料相比,尖晶石型的Li4Ti5O12具有明显的优势:

 

  1、它为零应变材料,循环性能好;

 

  2、放电电压平稳,而且电解液不致发生分解,提高锂电池安全性能;

 

  3、与炭负极材料相比,钛酸锂具有高的锂离子扩散系数(为2*10-8cm2/s),可高倍率充放电等。

 

  4、钛酸锂的电势比纯金属锂的高,不易产生锂晶枝,为保障锂电池的安全提供了基础。

 

  缺点

 

  1、相对其他类型的锂离子动力电池能量密度会低一些。

 

  2、胀气问题一直阻碍着钛酸锂电池的应用。

 

  3、相对其他类型的锂离子动力电池价格偏高。

 

  4、电池一致性仍存在差异,随着充放电次数的增加电池一致性差异会逐渐增大。

锂离子电池在出厂以前要经过如下过程:

 

  锂离子电池壳灌输电解液---封口----化成,就是恒压充电,然后放电,如此进行几个循环,使电极充分浸润电解液,充分活化,以容量达到要求为止,这个就是激活过程---分容,就是测试电池的容量选取不同性能(容量)的电池进行归类,划分电池的等级,进行容量匹配等.这样出来的锂离子电池到用户手上已经是激活过的了.我们大家常用的镍镉电池和镍氢电池也是如此化成激活以后才出厂的.其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态,激活以后再封口,这个工序也只可能有电芯生产厂家来完成了.、

 

  手机电池激活有必要吗

 

  新买的手机需要先把手机里的电用光,然后再进行充电,而且需要反复操作3-4次才可以,被称之为所谓的激活。以前这样做是可以的,但是现在手机都是锂电池,根本就不需要激活。

 

  新购手机电池初次使用不需充电12小时,但最好进行3~5小时完全充放过程,全充就是正常充电到100%,全放就是手机用到低电量提醒时。

 

  因为电池在出厂前要经过灌电解液,化成,充放电,分容等过程,使电池处于激活状态,但出厂后要经过少则一个月多则一年的时间才能到用户手中,由于电池自放电的影响,电池材料出现钝化,这时通过全充放电,可以让电池活化。

 

  这种"前三次充电要充12小时以上"的说法,是针对上世纪90年代的充电电池来说的,当时的那种镍镉电池具有记忆效应,需要满充满放来保证电池容量。手机上使用的是锂离子电池,它没有记忆效应,一般2-3小时就可充满,充满就足够了。

 

  如果对新电池前三次充放电真能达到12小时或以上,那会对电池造成很大伤害,有可能引起电池鼓胀,甚至燃烧。好在手机和充电器都有保护电路,充到100%是就会自动断电,插在充电器上也不会继续充电了。

 

  不过,这时还是拔下充电器为好,以防充电器保护电路万一出现问题使电池过充,对电池材料造成严重伤害,影响电池的容量和寿命。通常,手机说明书上介绍的充电方法,就是适合该手机的标准充电方法。

三种锂电池修复方法原理:

 

  锂电池修复方法一的原理:长时间使用的锂电池的金属表面会有一定程度的氧化,导致手机电池跟手机接触不好,锂电池使用时间变短,而用橡皮檫或其他清洁工具可擦除表面的生锈物质,让电池与手机接触变好。

 

  锂电池修复方法二的原理:浙江大学物理学系的叶高翔教授关于此锂电池“冰冻疗法”的专业解释:“低温能使锂电池内部的电解液发生变化,促进刚刚经过冷冻的电池发生化学反应。锂电池的使用过程其实是一个充放电过程。在这期间,电池内的阴电荷和阳电荷相互交撞。电池之所以会越来越不经用,是因为在正常的室温下,电子内部的动能比较大,因而电池处于活跃状态,漏电情况相对频繁。而将锂电池放入低温环境里,锂电池表面的锂膜与电解液的微观结构,以及它们的交界面都会发生明显变化,导致电池内部暂不活跃,漏电流减少。所以再次充电后,手机的待电时间会增加。

 

  锂电池的循环使用寿命约600多次。如果充电次数多了,分子的热运动会使其内部分子排列微观结构逐渐被破坏,存储电荷效率会渐渐降低。而“冷冻的过程容易破坏电池原来的内部结构,短时间内或许可以增加充载电荷的能力,但长期使用未必有效。”叶教授说,锂电池内的微观结构一旦被破坏,再要完全恢复过来是不可能的,长期使用这种方法会加速手机电池的损耗。

 

  锂电池修复方法三的原理:对手机进行深度放电,就是通过耗尽内部电能,来达到更深程度的再充电,这需要采用一些非常规的方法。想办法将手机与一个1.5V小灯泡相连,锂电池内部的电量会传输到小灯泡上,直到全部都放光。“手机需要通过较低的电压慢慢耗尽电能。正常情况下,手机接通后若低于3.6伏的额定电压,就会自动关机。”放完电后,再次充电的手机电池可以使用更长时间。