锂电池的基本知识
锂电池入门知识
锂电池入门知识点锂电池的定义:由锂金属或锂合金作为负极材料,使用非水电解质溶液的电池。
1.锂电池的分类:锂电池大致可以分为锂金属电池和锂离子电池。
锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。
锂离子电池的电化学原理:以采用钴酸锂为正极材料,石墨为负极材料为例。
在充电过程中,锂离子从正极中脱出(脱嵌),然后经过电解质嵌入(插入)负极石墨材料中,形成锂离子的石墨嵌入化合物;而在放电过程中锂离子的运动方式相反。
锂离子电池充放电,正负极材料在常温常压下发生以下氧化还原反应Li1−x Co O2+Li x C6LiCoO2+6C放电过程中的电极反应为:正极(还原反应,得电子)Li1-x CoO2+xLi+e-→LiCoO2负极(氧化反应,失电子)Li x C6→6C+xLi++xe-充放电过程中的电极反应与上述式(1-2)、式(1-3)反应过程相反。
因此,当采用钴酸锂为正极材料和石墨为负极材料时,由于上述氧化还原反应具有良好的可逆性,锂离子电池循环性能优异;由于石墨嵌锂化合物密度低,锂离子电池质量比能量高;由于氧化还原对Li+/Li的电位在金属电对中最负,Li+电池的工作电压比能量高。
2.电池结构及分类锂离子电池通常包含正极、负极、隔膜、电解液和壳体等几个部分。
正负极通常采用一定空隙的多孔电极,由集流体和粉体涂覆层构成。
负极极片由铜箔和负极粉体涂覆层构成,正极极片由铝箔和正极粉体涂覆层构成,正负极粉体涂覆层由活性物质粉体、导电剂、粘结剂及其他助剂构成。
活性物质粉体间和粉体颗粒内部存在的孔隙可以增加电极的有效面积,降低电化学极化。
同时由于电极反应发生在固-液两相界面上,多孔电极有助于减少锂离子电池充电过程中枝晶的生成,有效防止短路。
3.常见的锂离子电池按照外形分为扣式电池、方形电池和圆柱形电池。
锂离子电池的分类方法:外形法分类:扣式电池、圆柱形电池和方形电池电解液法分类:凝胶电解质电池和聚合物电解质电池,正负极材料分类法:磷酸铁锂电池、三元材料电池和钛酸锂电池等壳体分类法:钢壳电池、铝壳电池和软包电池等用途分类法;3C电池和动力电池等方形电池型号:通常用厚度+宽度+长度来表示圆形柱电池:通常用直径+长度+0来表示2.锂离子电池原材料1、正极材料通常为微米级粉体材料。
锂电池需要了解的知识
锂电池需要了解的知识锂电池是一种常见的电池类型,它具有高能量密度、长寿命、轻便等优点,因此被广泛应用于移动设备、电动车、储能系统等领域。
如果你想了解锂电池,以下是一些需要了解的知识。
1. 锂电池的结构锂电池由正极、负极、电解液和隔膜组成。
正极通常是由锂化合物制成,如锂铁磷酸铁锂(LiFePO4)、三元材料(LiCoO2、LiMn2O4、LiNiCoAlO2等)等。
负极通常是由碳材料制成,如石墨、硅石墨等。
电解液是锂盐和有机溶剂的混合物,隔膜则用于隔离正负极。
2. 锂电池的工作原理锂电池的工作原理是通过正负极之间的离子传输来实现电荷和放电。
在充电时,正极材料中的锂离子会向负极移动,同时电子会从负极流向正极,这样就将电荷储存在电池中。
在放电时,正负极之间的锂离子会向正极移动,同时电子会从正极流向负极,这样就释放出储存的电荷。
3. 锂电池的优缺点锂电池具有高能量密度、长寿命、轻便等优点,因此被广泛应用。
但是,锂电池也存在一些缺点,如容易受到高温、过充、过放等因素的影响,可能会导致电池损坏、甚至爆炸。
此外,锂电池的成本较高,也需要特殊的处理方式。
4. 锂电池的维护和保养为了延长锂电池的寿命,需要注意以下几点:(1)避免过充和过放,尽量保持电池电量在20%~80%之间;(2)避免高温环境,不要将电池长时间暴露在高温环境下;(3)避免震动和碰撞,不要将电池摔落或受到强烈的震动;(4)定期充电和放电,可以保持电池的活性。
锂电池是一种重要的电池类型,具有广泛的应用前景。
了解锂电池的结构、工作原理、优缺点以及维护保养等知识,可以更好地使用和管理锂电池,延长其寿命,提高其安全性。
锂离子电池的基本知识
锂离子电池的基本知识一般而言,电池有三部分构成:1.锂离子电芯2.保护电路(pcm)3.外壳即胶壳锂离子电芯是一种新型的电池能源,它不含金属锂,在充放电过程中,只有锂离子在正负极间往来运动,电极和电解质不参与反应。
锂离子电芯的能量容量密度可以达到300wh,重量容量密度可以达到125wh。
一、电芯原理锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行,锂离子在正负极之间嵌入脱出,往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在,因此锂离子电芯更加安全稳定。
其反应示意图及基本反应式如下所示:二、电芯的构造锂电池的负极材料是锂金属,正极材料是碳材。
习惯上称为锂电池。
锂离子电池的正极材料是氧化钴锂,负极材料是碳材。
为了区别于传统意义上的锂电池,称之为锂离子电池。
锂离子电池的主要构成:(1)电池盖(2)正极----活性物质为氧化钴锂(钴酸锂)(3)隔膜----一种特殊的複合膜(4)负极----活性物质为碳(5)有机电解液(6)电池壳电芯的正极是licoo2加导电剂和粘合剂,涂在铝箔上形成正极板,负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上,目前比较先进的负极层状石墨颗粒已採用奈米碳。
根据上述的反应机理,正极採用licoo2、linio2、limn2o2,其中licoo2本是一种层结构很稳定的晶型,但当从licoo2拿走xli后,其结构可能发生变化,但是否发生变化取决于x的大小。
通过研究发现当x>时li1-xcoo2的结构表现为极其不稳定,会发生晶型瘫塌,其外部表现为电芯的压倒终结。
所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制li1-xcoo2中的x值,一般充电电压不大于那幺x小于,这时li1-xcoo2的晶型仍是稳定的。
负极c6其本身有自己的特点,当第一次化成后,正极licoo2中的li被充到负极c6中,当放电时li回到正极licoo2中,但化成之后必须有一部分li留在负极c6中,心以保证下次充放电li的正常嵌入,否则电芯的压倒很短,为了保证有一部分li留在负极c6中,一般通过限制放电下限电压来实现。
锂电池的一些基本知识
一、电池的化学知识物质发生化学反应的种类有多种,其中一种是氧化还原反应,在这种反应中,实际是电子在反应物中的转移过程。
通常把提供电子的物质叫还原剂,接受电子的物质叫氧化剂。
在电池体系里,一般把这些还原剂或氧化剂统一称作活性物质,活性物质在电池体系中发生的氧化还原反应就是电池反应。
原剂或氧化剂和导电骨架加工在一起,便成了电极,其中,还原剂电极发生电池反应时是失去电子,叫负极,而由氧化剂组成的电极在反应中则得到电子,叫正极,对于可充电的电池,正极又叫阴极,负极又叫阳极。
当电极插入到相关的溶液时,便获得了一电势,一般称为电极电位.正极,负极处于一相同溶液体系之下是否有电位差,是能否发生电池反应的必要条件。
1.1. 电池的工作原理和分类电池是将物质的化学能转变成电能的一种装置。
电池工作时,负极(阳极)发生化学反应,给出电子,电子通过外部电子通道传到正极(阴极)并被其消耗,就这样,电池工作时,电子会源源不断的从负极(阳极)跑出来,通过外部电路到达正极(阴极),直到两电极中某一方被消耗完,电子才会停止转移。
电子的定向流动便成为电流,最终获得电能。
1.2. 电池的组成要使电池能连续工作,必需包含以下部分:电极,电解质,隔离物以及电池外壳。
1.2.1 电极一般由活性物质和导电骨架组成,如前所述,又分为正(阴)极和负(阳)极,是电池的核心部分,是电池产生电能的源泉,通过两极上活性物质和化学变化使化学能转变为电能,导电骨架主要起着传导电子和支撑活性物质的作用,又叫集流体。
1.2.2 电解质的一般作用是完成电池放电时的离子导电过程。
电池工作时,负极提供的电子通过电池体系的外部电路到达正极从而提供电能,要实现这个能量转换过程,还必需要有一个内部离子导电过程以完成电流回路。
离子的正向移动产生电流,电解质的导电就是通过其内部体系的离子迁移从而实施离子导电。
1.2.3 隔离物能常是指置于电池正负极之间的材料,其作用是阻止正、负极活性材料的直接接触,防止电池的内部短路,并能阻挡两极粉状物质的透过。
锂电池基本知识
锂电池基本知识锂电池是一种以锂离子为原料的电池,被广泛应用于电子设备、电动车辆和储能系统等领域。
它具有高能量密度、长寿命、轻巧小型等优点,因此备受青睐。
1. 锂电池的构造锂电池主要由正极、负极、电解质和隔膜四部分组成。
正极通常使用锂化合物,如氧化钴、磷酸铁锂等,负极则使用碳材料。
电解质是锂离子在正负极之间传递的介质,常用液态电解质为聚合物电解质。
隔膜则起到隔离正负极的作用,防止短路。
2. 锂电池的工作原理锂电池的工作原理是通过正负极之间的锂离子传递来实现电荷和放电过程。
当充电时,锂离子从正极释放出来,经过电解质和隔膜,嵌入到负极的碳材料中。
而在放电时,锂离子从负极脱嵌,经过电解质和隔膜,重新嵌入到正极的锂化合物中。
这个过程是可逆的,因此锂电池可以反复充放电。
3. 锂电池的优点锂电池具有高能量密度,即单位重量或体积所储存的电能较高,能够提供更长的使用时间。
同时,锂电池具有较低的自放电率,即在不使用的情况下,电池自身的电量损失较小。
此外,锂电池还具有长寿命、低污染、快速充电等优点。
4. 锂电池的分类锂电池根据其正极材料的不同可以分为多种类型,常见的有锂离子电池、锂聚合物电池和锂硫电池。
其中,锂离子电池是目前最常用的,具有较高的能量密度和较长的寿命。
锂聚合物电池则因其更高的能量密度和更薄的设计,被广泛应用于便携式电子设备。
锂硫电池则具有更高的能量密度和更低的成本,但目前仍在研发阶段。
5. 锂电池的安全性锂电池在使用过程中需要注意安全性。
由于锂电池内部的锂金属非常活泼,在遇到高温或物理损伤时可能发生短路、过热甚至起火爆炸的情况。
因此,锂电池的设计中通常包含了安全防护措施,如保护电路、热敏感元件和隔热材料等。
此外,用户在使用锂电池时也要遵循正确的操作方法,避免过度充放电、避免撞击或损坏电池等。
总结:锂电池作为一种高性能的电池技术,已经广泛应用于各个领域。
它的构造简单,工作原理清晰,具有高能量密度、长寿命等优点。
关于锂电池的基本知识
首先进行一些基础的解释,解释一下锂电池的这些指标,看到现在有很多很多的新手甚至是老鸟总被这些指标弄得一头雾水的在此作为一个知识性的普及吧!应该对大家有用说的不对的欢迎指正。
1.电压:通常有3.6V锂离子电池,3.7V锂聚合物电池他们在%电压方面的%充电和使用基本上可以归为一类,标准放电平台都是3.0V~4.2V 也就是安全电压。
当然这个使用上的一类只是电压上的!电流方面锂离子电池远远不如锂聚合物电池。
稍候阐述。
2.容量:通常有mAh Ah等。
这是一个复合型单位,mA,A代表的是电流 1000MA=1A (A:安培amper)H当然就是时间(H:Hour,小时)这些都是英文的简写。
例如一块电池如果是1000mAh的那么就代表该电池在1小时放完自身所有电量的情况下(从4.2V~2.0V)(V:volt 伏特)能够达到1000mA的平均电流。
或者简单一些可以理解为能够以1000mA的电流放电持续1小时。
1000MAH可以换算为1Ah,这里大家存在一个误区,可能简单的认为我们以2000mAh的电流放这块电池那么这块电池的放电时间就可以坚持半小时。
这样说不能说是错误的但至少是不严谨的。
因为随着电流的增加电池的内阻不变的情况下,产生的热量在不断的增加,并且电池的内阻越是大电流的情况下体现的越明显,因为外部电路的电阻随着放电电流的增加必然减少而电池内阻不变的情况下必然导致效率降低发热增高,所以刚才提到的举例的那块电池在2000MAH下放电时间必然少于半小时并且电流越大这点体现的越明显,也就是说这块电池在10A的情况下放电时间将远远少于6分钟!还有另一种容量单位,在模型中不常用,就是瓦时(WH)瓦特/每小时简单的说就是用电压乘以电流得到的。
仍然是上边举例的电池1000ma放电1小时那么它的电量就是3.7Vx1000mah=3700mWh(毫瓦/小时)=3.7WH代表这块电池能够以3.7瓦的功率放电1小时。
换一个例子大家就可以理解了,例如我的450级直升机的电池是3S1P 2200MAH 20C 11.1V的那么我的这个电池就是大概是120W左右这样用电池的24.4Wh除以120W约等于0.2小时=12分钟了。
锂电行业知识普及
锂电行业知识普及1. 简介锂电池是一种充电电池,广泛应用于各个领域,如移动通信、电动汽车、储能系统等。
本文将介绍锂电行业的基本知识,包括锂电池的结构、工作原理、种类、应用领域以及未来发展趋势等。
2. 锂电池的结构锂电池通常由正极、负极、电解质和隔膜组成。
•正极:正极通常由锂离子化合物(如锂钴酸锂、锂铁磷酸锂等)构成,其主要作用是储存和释放锂离子。
•负极:负极通常由碳材料构成,如石墨。
负极的主要作用是储存和释放锂离子。
•电解质:电解质通常是有机溶液,如碳酸盐溶液。
电解质的主要作用是传导锂离子。
•隔膜:隔膜用于隔离正负极,防止短路。
3. 锂电池的工作原理锂电池的工作原理基于锂离子在正负极之间的迁移。
在充电过程中,锂离子从正极迁移到负极,同时电子从负极流向正极,完成储能过程。
在放电过程中,锂离子从负极迁移到正极,同时电子从正极流向负极,释放储存的能量。
4. 锂电池的种类目前市场上常见的锂电池种类有三种:锂离子电池、锂聚合物电池和锂硫电池。
•锂离子电池是最常见的锂电池种类,具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点。
它广泛应用于移动通信、电动汽车等领域。
•锂聚合物电池是一种新型的锂电池,相较于锂离子电池,它具有更高的能量密度和更薄的形状,因此被广泛应用于薄型设备,如智能手机、平板电脑等。
•锂硫电池是一种潜力巨大的锂电池技术,具有更高的能量密度和更低的成本。
然而,锂硫电池目前仍面临着循环寿命较短和安全性等挑战。
5. 锂电池的应用领域锂电池广泛应用于各个领域,包括移动通信、电动汽车、储能系统、便携式电子设备等。
•移动通信:锂电池作为移动通信设备的主要电源,广泛应用于手机、平板电脑等设备。
•电动汽车:锂电池是电动汽车的关键部件,其高能量密度和长循环寿命使得电动汽车具有更好的续航里程和使用寿命。
•储能系统:随着可再生能源的快速发展,锂电池作为储能系统的重要组成部分,被广泛应用于太阳能和风能等领域。
•便携式电子设备:锂电池的高能量密度和较小的体积使其成为便携式电子设备的理想电源,如笔记本电脑、数码相机等。
锂电池基础知识科普
外壳 2
2
电池基础知识
储能装置
物理储能
化学储能
飞轮储能
压缩空气 储能etc...
铅酸电池
钠流电池
锂离子电 池etc...
电容器
储能装置分类
电磁储能
超导电磁 储能etc...
所有电池都是可以提供动力的, 只是大与小的关系(较大规模 的储能装置可以超过GWh,而 应用与蓝牙耳机或者手机电池 上的电池仅为0.1-5Wh),因此 只要是可以称之为能量储存的 载体都可以被称为动力电池;
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隔膜
结构 生产方法 优点
缺点 应用范围
不同材质和结构隔膜的特点
PP
单层、双层
干法
机械强度高 耐热性好 透过性好 安全关断性能不如PE (闭孔温度>150℃)
一次电池、二次电池、 大功率电池
PE 单层、双层 干法、湿法 均匀性好 安全性好(闭孔温度约 130℃) 耐高温性能不如PP
二次电池
PP/PE/PP 三层 干法 综合了PP、PE膜优点, 机械强度好,安全性更 高
➢ 按制造方法分 干法、湿法
➢ 按结构分 单层PP、PE 双层PP、PE 三层PP/PE/PP
制造方法 代表厂家
单向拉伸法
日本宇部 深圳星源 台湾高银
干法 吹膜法 美国Celgard
双向拉伸法
新乡格瑞恩 桂林新时
湿法
日本:Asahi,Tonen, Nitto,三井 美国:Entek 韩国:Wide、W-Able、 SK、W-scope 中国:佛山金辉
两种不同的极板在均相或者 异相的介质中,由于存在并 产生的电势差,在外加负载 的驱动下,发生氧化还原反 应,内部电流的移动产生电 流。如果电化学反应可以逆
锂电池基础知识及航空运输指南
锂电池基础知识及航空运输指南
锂电池基础知识包括以下几个方面:
1、锂是一种特别容易发生反应的金属,外观呈银白色,非常柔软、可伸展,且易燃。
2、锂电池的危险性取决于其所含的锂。
当锂电池遇到水、过度充电、极限温度等情况时,有可能发生短路、着火等危险。
3、锂电池的规格和容量各不相同,需要根据其额定电压和容量进行分类和运输。
4、锂电池的存储和运输需要遵守相关规定,如禁止在高温或低温环境下存储和运输,禁止与易燃物品混合存放等。
航空运输锂电池时需要注意以下几点:
1、需要了解锂电池的规格和容量,以及航空公司和机场对锂电池的具体要求和限制。
2、需要准备相关文件和资料,如危险品申报单、锂电池测试报告、包装证明等。
3、需要选择符合要求的包装箱和固定装置,以确保锂电池在运输过程中的安全。
4、需要遵守航空公司和机场的相关规定,如禁止在高温或低温环境下存储和运输,禁止与易燃物品混合存放等。
5、需要了解目的地机场对锂电池的进口要求和限制,以及相关税费和手续。
总之,锂电池是一种危险品,需要谨慎处理和运输。
在航空运输过程中,需要遵守相关规定和要求,以确保锂电池的安全。
锂电池的一些基本知识
一、电池的化学知识物质发生化学反应的种类有多种,其中一种是氧化还原反应,在这种反应中,实际是电子在反应物中的转移过程。
通常把提供电子的物质叫还原剂,接受电子的物质叫氧化剂。
在电池体系里,一般把这些还原剂或氧化剂统一称作活性物质,活性物质在电池体系中发生的氧化还原反应就是电池反应。
原剂或氧化剂和导电骨架加工在一起,便成了电极,其中,还原剂电极发生电池反应时是失去电子,叫负极,而由氧化剂组成的电极在反应中则得到电子,叫正极,对于可充电的电池,正极又叫阴极,负极又叫阳极。
当电极插入到相关的溶液时,便获得了一电势,一般称为电极电位.正极,负极处于一相同溶液体系之下是否有电位差,是能否发生电池反应的必要条件。
1.1. 电池的工作原理和分类电池是将物质的化学能转变成电能的一种装置。
电池工作时,负极(阳极)发生化学反应,给出电子,电子通过外部电子通道传到正极(阴极)并被其消耗,就这样,电池工作时,电子会源源不断的从负极(阳极)跑出来,通过外部电路到达正极(阴极),直到两电极中某一方被消耗完,电子才会停止转移。
电子的定向流动便成为电流,最终获得电能。
1.2. 电池的组成要使电池能连续工作,必需包含以下部分:电极,电解质,隔离物以及电池外壳。
1.2.1 电极一般由活性物质和导电骨架组成,如前所述,又分为正(阴)极和负(阳)极,是电池的核心部分,是电池产生电能的源泉,通过两极上活性物质和化学变化使化学能转变为电能,导电骨架主要起着传导电子和支撑活性物质的作用,又叫集流体。
1.2.2 电解质的一般作用是完成电池放电时的离子导电过程。
电池工作时,负极提供的电子通过电池体系的外部电路到达正极从而提供电能,要实现这个能量转换过程,还必需要有一个内部离子导电过程以完成电流回路。
离子的正向移动产生电流,电解质的导电就是通过其内部体系的离子迁移从而实施离子导电。
1.2.3 隔离物能常是指置于电池正负极之间的材料,其作用是阻止正、负极活性材料的直接接触,防止电池的内部短路,并能阻挡两极粉状物质的透过。
锂电池基础知识
锂电池基础知识(⼀)锂电池的构成锂电池主要由两⼤块构成,电芯和保护板PCM(动⼒电池⼀般称为电池管理系统BMS),电芯相当于锂电池的⼼脏,管理系统相当于锂电池的⼤脑。
电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳构成,⽽保护板主要由保护芯⽚(或管理芯⽚)、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成。
锂电池的产业链结构如下图:电芯的构成如下⾯两图所⽰:锂电池的PACK的构成如下图所⽰:(⼆)锂电池优缺点锂电池的优点很多,电压平台⾼,能量密度⼤(重量轻、体积⼩),使⽤寿命长,环保。
锂电池的缺点就是,价格相对⾼,温度范围相对窄,有⼀定的安全隐患(需加保护系统)。
(三)锂电池分类锂电池可以分成两个⼤类:⼀次性不可充电电池和⼆次充电电池(⼜称为蓄电池)。
不可充电电池如锂⼆氧化锰电池、锂-亚硫酰胺电池。
⼆次充电电池⼜可以分为下⾯根据不同的情况分类。
1.按外型分:⽅形锂电池(如普通⼿机电池)和圆柱形锂电池(如电动⼯具的18650);2.按外包材料分:铝壳锂电池,钢壳锂电池,软包电池;3.按正极材料分:钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、三元锂(LiNixCoyMnzO2)、磷酸铁锂(LiFePO4);4.按电解液状态分:锂离⼦电池(LIB)和聚合物电池(PLB);5.按⽤途分:普通电池和动⼒电池。
6.按性能特性分:⾼容量电池、⾼倍率电池、⾼温电池、低温电池等。
(四)常⽤术语解释1.容量(Capacity)指⼀定的放电条件下可以从电池锂获得的电量。
我们在⾼中学物理是知道,电量的公式为Q=I*t,单位为库伦,电池的容量单位规定为Ah (安时)或mAh(毫安时)。
意思是1AH的电池在充满电的情况下⽤1A的电流放电可以放1个⼩时。
以前的NOKIA的⽼⼿机的电池(像BL-5C)⼀般是500mAh,现在的智能⼿机电池800~1900mAh,电动⾃⾏车⼀般都是10~20Ah,电动汽车⼀般都是20~200Ah等。
2.充放电倍率(Charge-Rate/Discharge-Rate)表⽰以多⼤的电流充电、放电,⼀般以电池的标称容量的倍数为计算,⼀般称为⼏C。
锂电池基础知识三篇
锂电池基础知识三篇篇一:锂电池基础知识配料基础知识一、电极的组成:1、正极组成:a、钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提高锂源。
b、导电剂:提高正极片的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性。
提高正极片的电解液的吸液量,增加反应界面,减少极化。
c、PVDF粘合剂:将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。
d、正极引线:由铝箔或铝带制成。
2、负极组成:a、石墨:负极活性物质,构成负极反应的主要物质;主要分为天然石墨和人造石墨两大类。
b、导电剂:提高负极片的导电性,补偿负极活性物质的电子导电性。
提高反应深度及利用率。
防止枝晶的产生。
利用导电材料的吸液能力,提高反应界面,减少极化。
(可根据石墨粒度分布选择加或不加)。
c、添加剂:降低不可逆反应,提高粘附力,提高浆料黏度,防止浆料沉淀。
d、水性粘合剂:将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。
e、负极引线:由铜箔或镍带制成。
二、配料目的:配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起,调制成浆料,以利于均匀涂布,保证极片的一致性。
配料大致包括五个过程,即:原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。
三、配料原理:(一)、正极配料原理1、原料的理化性能。
(1)钴酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为6-8μm,含水量≤0.2%,通常为碱性,PH值为10-11左右。
锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为5-7μm,含水量≤0.2%,通常为弱碱性,PH值为8左右。
(2)导电剂:非极性物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径一般为2-5μm;主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配;通常为中性。
(3)PVDF粘合剂:非极性物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水后分子量下降,粘性变差。
(4)NMP:弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。
2、原料的预处理(1)钴酸锂:脱水。
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各种锂离子电池的性能如表 7 所示。
表 7(a)型号中的 6 位数字,前两位为高度尺寸,中间两位为宽度尺寸,后两 位为长度尺寸(mm)。例如 LIS063048,其高为 6.7mm,宽为 29.9mm,长度为 48 mm。
表 7(b)型号的四位数字中,前两位为直径,后两位为带一位小数点的高度尺 寸。例如 LIR2025,它的直径为 20mm,高度为 2.5mm。 锂离子电池保护元件及保护电路
锂电池的最大特点是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是单位重量或 单位体积的能量。比能量用 Wh/kg 或 Wh/L 来表示。Wh 是能量的单位,W 是瓦、 h 是小时;kg 是千克(重量单位),L 是升(体积单位)。这里举一个例来说明:5 号 镍镉电池的额定电压为 1.2V,其容量为 800mAh,则其能量为 0.96Wh(1.2V×0.8 Ah)。同样尺寸的 5 号锂-二氧化锰电池的额定电压为 3V,其容量为 1200mAh, 则其能量为 3.6Wh。这两种电池的体积是相同的,则锂-二氧化锰电池的比能量 是镍镉电池的 3.75 倍!
2. 锂离子电池(Li-Ion)
锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池,它根据不同的电子产品的要求可 以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式,并且有由几个电池串联在一起组成 的电池组。
锂离子电池的额定电压为 3.6V(有的产品为 3.7V)。充满电时的终止充电电 压与电池阳极材料有关:阳极材料为石墨的 4.2V;阳极材料为焦炭的 4.1V。不 同阳极材料的内阻也不同,焦炭阳极的内阻略大,其放电曲线也略有差别,如图 1 所示。一般称为 4.1V 锂离子电池及 4.2V 锂离子电池。锂离子电池的终止放电 电压为 2.5V~2.75V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有 不同)。低于终止放电电压继续放电称为过放,过放对电池会有损害。
锂-钒氧化物电池以锂为阳极、钒氧化物为阴极、无机盐的有机溶剂为电解 质组成。它的特点是可以充电。以 2 号电池为例,将锂-钒氧化物电池与锂-二氧 化锰电池及锂-亚硫酰氯电池相比较如表 5 所示。
由表 5 可知,由于锂-钒氧化物电池的额定电压仅为 2.8V,而且额定容量也 小,故与其它两种锂电池相比,其比能量是最小的。该类圆柱形电池的主要参数 如表 6 所示。从表 6 可看出,其充电次数(循环寿命)也不长,所以这种可充电电 池不久就由锂离子电池替代了。
1锂-二氧化锰电池(LiMnO2) 锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极,并采用有机电解 液的一次性电池。该电池的主要特点是电池电压高,额定电压为 3V(是一般碱性 电池的 2 倍);终止放电电压为 2V;比能量大(见上面举的例子);放电电压稳定 可靠;有较好的储存性能(储存时间 3 年以上)、自放电率低(年自放电率≤2%); 工作温度范围-20℃~+60℃。 该电池可以做成不同的外形以满足不同要求,它有长方形、圆柱形及纽扣形 (扣式)。圆柱形的也有不同的直径及高度尺寸。
应用注意事项
锂离子电池应用注意事项除与上述不可充电的锂电池相同外,在充电方面还 应注意以下几点: 1. 锂离子电池有 4.1V 及 4.2V 终止充电的不同品种,因此在充电时注意的是 4.1 V 的电池不能用 4.2V 的充电器充电,否则会有过充的危险(4.1V 与 4.2V 的充电 器用的充电器 IC 是不同的!)。 2. 对电池充电时,其环境温度不能超过产品特性表中所列的温度范围。 3. 不能反向充电。 4. 不能用充镍镉电池的充电器(充三节镍镉电池的)来充锂离子电池(虽然额定电 压一样,都是 3.6V),但充电方式不同,容易造成过充。 在放电方面应注意以下几点: 1. 锂离子电池放电电流不能超过产品特性表中给出最大放电电流。放电电流较 大时,会产生较高的温度(损耗能量),减少放电时间,若电池中无保护元件会产 生过热而损坏电池。 2. 不同温度下放电曲线是不同的,如图 5 所示。从图中可以看出,在不同的温 度下,其放电电压及放电时间也不同。在-20℃放电时情况最差。
可充电的锂电池
可充电的锂电池有多种,如锂-钒氧化物电池,锂离子电池及国外新开发的 锂-聚合物电池等。这里仅介绍前两种,重点介绍锂离子电池。
可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池,但它较为“娇气”,在使 用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。因此,在电池上有保护元器件或 保护电路以防止昂贵的电池损坏。
锂离子电池不适合用作大电流放电,过大电流放电时会降低放电时间(内部 会产生较高的温度而损耗能量)。因此电池生产工厂给出最大放电电流,在使用 中应小于最大放电电流。 锂离子电池对温度有一定要求,工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存 温度范围。 锂离子电池对充电的要求是很高的,它要求精密的充电电路以保证充电的安全。 终止充电电压精度允差为额定值的±1%(例如,充 4.2V 的锂离子电池,其允差为 ±0.042V),过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据 电池生产厂的建议,并要求有限流电路以免发生过流(过热)。一般常用的充电率
2. 锂离子保护器 IC
Texas 公司最近开发出内部集成了 MOSFET 开关的锂离子电池保护器 IC, 其尺寸仅为 4.55×3.44×0.88mm(型号为 VCC3952A),它适用于 4mm 厚的手机锂 离子电池作保护用。它外部仅需要一个 0.1μF 的表面贴装式电容。器件工作电流 5μA,可通过 3A 电流,有 4.2V~4.35V 四个标准过压电压。它还可用于单锂离 子电池中。
锂电池的基本知识
锂电池的基本知识
便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展,各种电池的用量 大增,并且开发出许多新型电池。除大家较熟悉的高性能碱性电池、可充电的镍 镉电池、镍氢电池外,还有近年来开发的锂电池。本文主要介绍有关锂电池的基 本知识。这包括它的特性、主要参数、型号的意义、应用范围及使用注意事项等。
锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时,会造成电池的 损坏或降低使用寿命。为此,开发出各种保护元件及由保护 IC 组成的保护电路。 它安装在电池或电池组中,使电池获得完善的保护。
1. 正温度系数聚合物保护元件
Tyco 公司最近推出了 VLR230(5×12mm)及 VLR170(3.6×10mm)自复式条状 保护元件,它专门用于锂离子电池或镍氢电池组作过流或过热保护。它在正常温 度时自身电阻极低(如 VLR230 的阻值为 0.015Ω),一旦超过阈值电流或阈值温度, 电阻会急剧升高而起到保护作用(该保护元件串联在电池电路中,有的安装在电 池中)。元件的特性如图 3 所示,电路如图 4 所示。这种保护元件在有短路及过 充或过放情况发生时,产生大量的热使电池温度升高,由于保护元件的高阻抗而 得到保护。当故障排除或断开电路时,它有自复作用(即回到低阻抗)。 在 60℃以下 VLR170 可提供 700mA、VLR230 可提供 900mA 充电或放电电流。 两元件耐压均为 12V。
锂离子电池充电要求很高,要保证终止电压精度在 1%之内,目前各大半导 体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的 IC,以保证安全、可靠、速地充电。
现在手机已十分普遍,手机中一部分是镍氢电池,但灵巧型的手机则是锂离 子电池。正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。
1. 锂-钒氧化物电池(Li-V6O13)
在贮存方面:
1. 电池若长期贮存,要保持在 50%放电态。
2. 电池应保存在低温、干燥坏境中。
3. 要远离热源,也不要置于阳光直射的地方。
上述两种锂电池是一次性电池,不可充电(充电时有危险!);电池正负极之间 不可短路;不可以过大电流放电(超过最大放电电流放电);电池使用至终止放电 电压时,应从电子产品中及时取出;用完的电池不可挤压、焚烧及拆卸;不可超 过规定温度范围使用。
由于锂电池的电压高于普通电池或镍镉电池,使用时不要搞错以免损坏电 路。通过熟悉型号中的 CR、ER 就可以知道它的种类及额定电压。在购买新电 池时,一定要按原来的型号来买,否则会影响电子产品性能。
锂电池的缺点是价格昂贵,所以目前尚不能普遍应用,主要应用于掌上计算 机、PDA、通信设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。随着技术的发展、 工艺的改进及生产量的增加,锂电池的价格将会不断地下降,应用上也会更普遍。
不可充电的锂电池
不可充电的锂电池有多种,目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯 电池及锂和其它化合物电池。本文仅介绍前两种最常用的。
锂是一种金属元素,其化学符号为 Li(其英文名为 lithium),是一种银白色、 十分柔软、化学性能活泼的金属,在金属中是最轻的。它除了应用于原子能工业 外,可制造特种合金、特种玻璃(电视机上用的荧光屏玻璃)及锂电池。在锂电池 中它用作电池的阳极。
锂电池也分成两大类:不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一 次性电池,它只能将化学能一次性地转化为电能,不能将电能还原回化学能(或 者还原性能极差)。而可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池)。它能将电能 转变成化学能储存起来,在使用时,再将化学能转换成电能,它是可逆的,如电 能化学能锂电池的主要特点:灵巧型便携式电子产品要求尺寸小、重量轻,但电 池的尺寸及重量与其它电子元器件相比往往是最大的及最重的。例如,想当年的 “大哥大”是相当“粗大、笨重”,而今天的手机是如此的轻巧。其中电池的改进是 起了重要作用的:过去是镍镉电池,现在是锂离子电池。
本刊 2000 年第 5 期发表了“锂-离子电池保护器 IC—AIC1811”一文。该文较