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电池知识

总结归纳锂离子电池与锂原电池的特点

来源:宝鄂实业    2019-07-16 17:44    点击量:

 1.锂原电池

 

  也称一次锂电池。可以连续放电,也可以间歇放电。一旦电能耗尽便不能再用,在照相机等耗电量较低的电子产品中广泛使用。锂原电池自放电很低,可保存3年之久,在冷藏的条件下保存,效果会更好。将锂原电池存放在低温的地方,不失是一个好方法。注意事项:锂原电池与锂离子电池不同,锂原电池不能充电,充电十分危险!

 

  2.锂离子电池

 

  也称二次锂电池。在20℃下可储存半年以上,这是由于它的自放电率很低,而且大部分容量可以恢复。

 

  锂电池存在的自放电现象,如果电池电压在3.6V以下长时间保存,会导致电池过放电而破坏电池内部结构,减少电池寿命。因此长期保存的锂电池应当每3~6个月补电一次,即充电到电压为3.8~3.9V(锂电池最佳储存电压为3.85V左右)、保持在40%-60%放电深度为宜,不宜充满。电池应保存在4℃~35℃的干燥环境中或者防潮包装。要远离热源,也不要置于阳光直射的地方。

 

  锂电池的应用温度范围很广,在北方的冬天室外,仍然可以使用,但容量会降低很多,如果回到室温的条件下,容量又可以恢复。

 

  锂电池的特点

 

  1、具有更高的能量重量比、能量体积比;

 

  2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3只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;

 

  锂离子电池具有以下优点:

 

  1)电压高,单体电池的工作电压高达3.6-3.9V,是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍

 

  2)比能量大,目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L(2倍于Ni-Cd,1.5倍于Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400Wh/L

 

  3)循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.

 

  4)安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。

 

  5)自放电小,室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。

 

  6)可快速充放电,1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上。

 

  7)工作温度范围高,工作温度为-25~45°C,随着电解质和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C。

 

  锂离子电池也存在着一定的缺点,如:

 

  1)电池成本较高。主要表现在正极材料LiCoO2的价格高(Co的资源较少),电解质体系提纯困难。

 

  2)不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用。

 

  3)需要保护线路控制。

 

  A、过充保护:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电;

 

  B、过放保护:过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。

 

  摘要:综述了锂离子电池的发展趋势,简述了锂离子电池的充放电机理理论研究状况,总结归纳了作为核心技术的锂电池正负电极材料的现有的制备理论和近来发展动态,评述了正极材料和负极材料的各种制备方法和发展前景,重点介绍了目前该领域的问题和改进发展情况。、成本高。与其它可充电池相比,锂电池价格较贵。

锂电池生产商大力扩产能。新能源车热销带来动力电池企业积极扩大产能抢占市场。根据统计数据,2016年一年内,国内锂电池企业投产产能翻倍,达到68.55GWh,其中,沃特玛、比亚迪、CATL、国轩高科国能等企业扩产力度最大,2016年产能扩张规模均翻倍。

 

  锂电设备供应商直接受益于锂电池行业扩产能。根据统计数据,中国2016年锂电生产设备需求超过145亿元,国内生产设备产值占比80%以上,产值同比增长超过20%。锂电设备供应商的营业收入水平普遍保持高增长,盈利能力普遍提升。

 

  行业短期受益于锂电产能扩张,长期来看得优质大客户者得天下

 

  1、中长期锂电行业分化发展,设备供应商得优质大客户者得天下

 

  锂电行业中长期发展逻辑不变,但业内企业发展将面临分化。“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出:到2020年,实现当年产销200万辆以上,累计产销超过500万辆,整体技术水平保持与国际同步,形成一批具有国际竞争力的新能源汽车整车和关键零部件企业。结合乘联会公布的2016年新能源车销量45.5万辆的数据,保守估计十三五期间新能源车销量CAGR不低于45%,将继续保持较高速增长。

 

  2017年3月,由工信部、发改委、科技部、财政部联合印发的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》中提出:到2020年,动力电池行业总产能超过1000亿瓦时,形成产销规模在400亿瓦时以上、具有国际竞争力的龙头企业。对比前文提到的2016年动力电池28.04GWh的出货量可知,“十三五”期间动力电池企业扩产空间仍然十分巨大。

 

  认为“十三五”期间,由新能源车销量快速放量带来对锂电池需求的快速增长的逻辑不会改变,因此,锂电设备行业整体向上快速发展的趋势也不会变化。
 

  三元正极材料具有较为显著的三元协同效应,其与钴酸锂相比较能够看出,在热稳定性方面存在较大的优势,并且生产成本较为低廉,能够成为钴酸锂最佳代替材料。但是其密度较低、循环性能方面也有待提高。对此,可以采用改进合成工艺以及离子掺杂等进行调整。三元材料主要应用于钢壳、铝壳等圆柱形锂离子电池当中,但在软包电池中由于受到膨胀因素影响,使其的应用受到较大限制。在未来的应用中,其发展方向主要有两个方面:第一,向着高锰方向,主要在蓝牙、手机等小型便携式设备方面发展。第二,向着高镍方向,主要在电动自行车、电动汽车等对能量密度需求较高的领域中进行应用。

 

  磷酸亚铁锂在充电和放电方面具有良好的循环性能以及热稳定性,在使用过程中具有较强的安全保障,并且该材料绿色环保,不会对环境造成严重的损害,同时价格也较为低廉,被我国电池工业认为是进行大型电池模块生产的最佳材料。目前的主要应用领域有:电动汽车、便携式移动充电电源等,在未来发展中将会朝着储能电源、便携式电源方向深入发展。

 

  锰酸锂在应用中具有较强的安全性以及抗过充性,由于我国锰资源较为丰富,因此价格较为低廉,对环境的污染较小,无毒无害,工业制备操作较为简便。但是其在充电或者放电过程中,由于尖晶石结构不稳定,容易产生Jahn-Teller效应,再加上高温状态下锰的溶解,容易缩减电池容量,因此其应用也受到了较大的限制。目前,锰酸锂的应用范围主要是小型电池,例如手机、数码产品等,在动力电池方面与磷酸铁锂能够互为替代,因此产生了强烈的竞争,其发展方向将会向着高能量、高密度、低成本的趋势发展。

 

  锂离子电池产品呈现出蓬勃发展的态势,随着科学技术的发展,智能手机、电脑等产品得到广泛的应用,这将使得对锂离子电池的需求量变大,为其带来较大的发展机遇。同时,车载锂离子以及储能电源等也逐渐得到发展,为锂离子电池提供了新的增长点。由此可见,在未来的发展中,必会加强对此方面的研究力度,使锂离子电池的作用发挥到更大,这也将带动其电池材料不断得到更新换代。