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  • 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。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。锂电池大致可分为两类: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。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 锂电池 外文名: Lithium Cell
    发明家: 爱迪生 化学反应: 氧化还原反应

    目录

    电池概述/锂电池 编辑

    锂电池锂电池
    锂电池(LithiumCell)是指电化学有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的最基本电化学单位。锂电池大致可分为两类: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。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数的几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

    锂电池工作原理

    锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

    放电反应:Li+MnO2=LiMnO2

    锂离子电池:

    锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

    充电正极上发生的反应为

    LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)

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    充电负极上发生的反应为

    6C+XLi++Xe-=LixC6

    充电电池总反应:LiCoO2+6C=Li(1-x)CoO2+LixC6

    正极

    正极材料:可选的正极材料很多,主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照:

    LiCoO2
    3.7 V
    140 mAh/g
    Li2Mn2O4
    4.0 V
    100 mAh/g
    LiFePO4
    3.3 V
    100 mAh/g
    Li2FePO4F
    3.6 V
    115 mAh/g


    正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。充电时:LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-放电时:Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4

    负极

    负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。负极反应:放电时锂离子脱嵌,充电时锂离子嵌入。

    充电时:xLi++xe-+6C→LixC6 ;放电时:LixC6→xLi++xe-+6C

    早期研发/锂电池 编辑

    锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低,放电电压平缓等优点,使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压,更适合作集成电路电源。二氧化锰电池,就广泛用于计算器,数码相机、手表中。

    为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究,从而制造出前所未有的产品。

    1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

    发展进程/锂电池 编辑

    1、1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。

    2、1980年,J.Goodenough发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。

    3、1982年伊利诺伊理工大学(theIllinoisInstituteofTechnology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此

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    同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

    4、1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

    5、1989年,A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

    6、1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

    7、1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁(LiFePO4),比传统的正极材料更具优越性,因此已成为当前主流的正极材料。

    随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用,锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用,并在逐步向其他产品应用领域发展。1998年,天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上,人们把锂离子电池也称为锂电池,但这两种电池是不一样的。锂离子电池已经成为了主流。

    种类/锂电池 编辑

    代号化学成份分类正极电解液负极公称电压附注
    B锂-氟化石墨电池氟化石墨(一种氟化碳)非水系有机电解液3.0V
    C锂-二氧化锰电池热处理过的二氧化锰高氯酸锂非水系有机电解液3.0V最常见的一次性3V锂电池,常简称锂锰电池
    E锂-亚硫酰氯电池亚硫酰氯四氯铝化锂非水系有机电解液3.6V或3.5V
    F锂-硫化铁电池硫化铁非水系有机电解液1.5V可用来替代一般1.5V碱性电池,常简称锂铁电池
    G锂-氧化铜电池氧化铜非水系有机电解液1.5V
    锂电池通常分两大类:
    锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
    锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
    虽然锂金属电池的能量密度高,理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电,所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于具有反复充电的能力,被作为主要的动力电池发展。但因为其配合不同的元素,组成的正极材料在各方面性能差异很大,导致业内对正极材料路线的纷争加大。

    电池材料/锂电池 编辑

    碳负极材料

    已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

    锡基负极材料

    锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。没有商业化产品。

    氮化物

    也没有商业化产品。

    合金类

    包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金,也没有商业化产品。

    纳米级

    纳米碳管、纳米合金材料。

    纳米氧化物

    目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向,诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨,锡氧化物,纳米碳管里面,极大地提高锂电池的充放电量和充放电次数。

    电池鼓壳/锂电池 编辑

    外壳特性

    锂,原子序数3,原子量6.941,是最轻的碱金属元素。为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构,形成了纳米等级的细小储存格子,可用来储存锂原子。这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。

    保护措施

    锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后,会开始产生副作用。过充电压愈高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压 高于 4.2V 后, 正极材料内剩下的锂原子数量不到一半, 此时储存格常会垮掉, 让电池容量产生永久性的下降。 如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会 由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。有时在短路 发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破 裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。

    因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限, 才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为 4.2V。 锂电芯放电时也要有电压下限。 当电芯电压低于 2.4V 时, 部分材料会开始被破坏。 又由于电池会自放电, 放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到 2.4V 才停止。锂电池从 3.0V 放电到 2.4V 这段期间,所释放 的能量只占电池容量的 3%左右。因此,3.0V 是一个理想的放电截止电压。 充放电时,除了电压的限制,电流的限制也有其必要。电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集 于材料表面。

    这些锂离子获得电子后,会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。万一 电池外壳破裂,就会爆炸。 因此,对锂离子电池的保护,至少要包含:充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电 池组内,除了锂电池芯外,都会有一片保护板,这片保护板主要就是提供这三项保护。但是,保护板的这三 项保护显然是不够的,全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性,必须对电池爆炸的原因, 进行更仔细的分析。

    爆炸原因

    1、内部极化较大;

    2、极片吸水,与电解液发生反应气鼓;

    3、电解液本身的质量、性能问题;

    4、注液时候注液量达不到工艺要求;

    5、装配制程中激光焊接密封性能差,测漏气时漏气;

    6、粉尘、极片粉尘首先易导致微短路;

    7、正负极片较工艺范围偏厚,入壳难;

    8、注液封口问题,钢珠密封性能不好导致气鼓;

    9、壳体来料存在壳壁偏厚,壳体变形影响厚度;

    10、外面环境温度过高也是导致爆炸的主要原因。

    爆炸类型

    爆炸类型分析电池芯爆炸的类形可归纳为外部短路、内部短路、及过充三种。此处的外部系指电芯的外部,包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。 当电芯外部发生短路,电子组件又未能切断回路时,电芯内部会产生高热,造成部分电解液汽化,将电池外壳撑大。当电池内部温度高到 135 摄氏度时,质量好的隔膜纸,会将细孔关闭,电化学反应终止或近乎 终止,电流骤降,温度也慢慢下降,进而避免了爆炸发生。但是,细孔关闭率太差,或是细孔根本不会关闭 的隔膜纸,会让电池温度继续升高,更多的电解液汽化,最后将电池外壳撑破,甚至将电池温度提高到使材 料燃烧并爆炸。 内部短路主要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜,或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。

    这些细小的针状金属,会造成微短路。由于,针很细有一定的电阻值,因此,电流不见得会很大。铜铝箔毛刺系在生 产过程造成,可观察到的现象是电池漏电太快,多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。而且,由于毛刺细小, 有时会被烧断,使得电池又恢复正常。因此,因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。 这样的说法,可以从各电芯厂内部都常有充电后不久,电压就偏低的不良电池,但是却鲜少发生爆炸事 件,得到统计上的支持。因此,内部短路引发的爆炸,主要还是因为过充造成的。

    因为,过充后极片上到处 都是针状锂金属结晶,刺穿点到处都是,到处都在发生微短路。因此,电池温度会逐渐升高,最后高温将电 解液气体。这种情形,不论是温度过高使材料燃烧爆炸,还是外壳先被撑破,使空气进去与锂金属发生激烈 氧化,都是爆炸收场。 但是过充引发内部短路造成的这种爆炸,并不一定发生在充电的当时。有可能电池温度还未高到让材料 燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时,消费者就终止充电,带手机出门。这时众多的微短路所产生的 热,慢慢的将电池温度提高,经过一段时间后,才发生爆炸。消费者共同的描述都是拿起手机时发现手机很 烫,扔掉后就爆炸。

    综合以上爆炸的类型,我们可以将防爆重点放在 过充的防止、外部短路的防止、及提升电芯安全性三方面。其中过充防止及外部短路防止属于电子防护,与电池系统设计及电池组装有较大关系。电芯安全性提升 之重点为化学与机械防护,与电池芯制造厂有较大关系。

    设计规范

    由于全球手机有数亿只,要达到安全,安全防护的失败率必须低于一亿分之一。由于,电路板的故障率 一般都远高于一亿分之一。因此,电池系统设计时,必须有两道以上的安全防线。常见的错误设计是用充电器(adaptor)直接去充电池组。这样将过充的防护重任,完全交给电池组上的保护板。虽然保护板的故障率不高,但是,即使故障率低到百万分之一,机率上全球还是天天都会有爆炸事故发生。 电池系统如能对过充、过放、过电流都分别提供两道安全防护,每道防护的失败率如果是万分之一,两道防护就可以将失败率降到一亿分之一。

    常见的电池充电系统方块图如下,包含充电器及电池组两大部分。 ①充电器又包含适配器(Adaptor)及充电控制器两部分。适配器将交流电转为直流电,充电控制器则限制直流电的最大电流及最高电压。②电池组包含保护板及电池芯两大部分,以及一个 PTC 来限定最大电流。适配器交流变直流作用:电控制器限流限压。充电器作用: 保护板过充、过放、过流等防护。

    手机锂电池手机锂电池

    总论:电池系统设计时,必须对过充、过放、与过电流分别提供两道电子防护。 把保护板拿掉后充电,如果电池会爆炸就代表设计不良。上述方法虽然提供了两道防护,但是由于消费者在充电器坏掉后,常会买非原厂充电器来充电,而充电器业者,基于成本考虑,常将充电控制器拿掉,来降低成本。结果,劣币驱逐良币,市面上出现了许多劣质 充电器。这使得过充防护失去了第一道也是最重要的一道防线。而过充又是造成电池爆炸的最重要因素,因此,劣质充电器可以称得上是电池爆炸事件的元凶。 当然,并非所有的电池系统都采用如上图的方案。在有些情况下,电池组内也会有充电控制器的设计。

    例如:许多笔记型计算机的外加电池棒,就有充电控制器。这是因为笔记型计算机一般都将充电控制器做在计算机内,只给消费者一个适配器。因此,笔记型计算机的外加电池组,就必须有一个充电控制器,才能确保外加电池组在使用适配器充电时的安全。另外,使用汽车点烟器充电的产品,有时也会将充电控制器做在电池组内。

    最后的防线:如果电子的防护措施都失败了,最后的一道防线,就要由电芯来提供了。电芯的安全层级,可依据电芯能否通过外部短路和过充来大略区分等级。由于,电池爆炸前,如果内部有锂原子堆积在材料表面,爆炸威力会更大。而且,过充的防护常因消费者使用劣质充电器而只剩一道防线,因此,电芯抗过充能 力比抗外部短路的能力更重要。铝壳电芯与钢壳电芯安全性比较,铝壳具有很高的安全优势。

    导电涂层/锂电池 编辑

    简介

    导电涂层也称为预涂层,在锂电池行业内通常指涂复于正极集流体——铝箔表面的一层导电涂层,涂复导电涂层的铝箔称为预涂层铝箔或简称涂层铝箔,其最早在电池中的实验可以追溯到70年代,而近几年随着新能源行业,特别是磷酸铁锂电池的发展而风生水起,成为业内炙手可热的新技术或新材料。

    性能

    导电涂层在锂电池中能够有效提高极片附着力,减少粘结剂的使用量,同时对于电池的电性能也有显着提升。国外的大公司产品就不介绍了,介绍一下国内唯一一家在市场上推广,并拥有自主知识产权的产品——WX112,由中兴新旗下的上海中兴派能能源科技有限公司研发和生产,从拿到的样品看,满涂、留边、留间隙等技术要求都可以实现。性能如下:

    1.接触电阻下降40%

    2.胶黏剂用量降低50%

    3.同倍率下,电池电压平台提升20%

    4.材料与集流体附着力提高30%,经过长期循环不会有脱层现象

    涂碳铝箔/锂电池 编辑

    涂碳铝箔是由导电碳为主的复合型浆料与高纯度的电子铝箔,以转移式涂复工艺制成。

    应用范围

    细颗粒活性物质的功率型锂电池

    正极为磷酸亚铁锂

    正极为细颗粒的三元/锰酸锂

    用于超级电容器、锂一次电池(锂亚、锂锰、锂铁、扣式等)替代蚀刻铝箔

    作用

    抑制电池极化,减少热效应,提高倍率性能;

    降低电池内阻,并明显降低了循环过程的动态内阻增幅;

    提高一致性,增加电池的循环寿命;

    提高活性物质与集流体的粘附力,降低极片制造成本;

    保护集流体不被电解液腐蚀;

    提高磷酸铁锂电池的高、低温性能,改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。

    建议参数

    对应涂复的活性物质D50最好不大于4~5μm,压实密度不大于2.25g/cm,比表面积在13~18㎡/g范围内。

    注意事项

    存储要求:在温度为20±5℃、湿度为不超过50%的环境中,运输时须避免空气和水蒸气对铝箔的侵蚀;

    本产品分为A、B两款,各自的关键特性为:A款外观为黑色,常规涂层厚度为双面4~8μm,导电性能较更为突出;B款外观为淡灰色,常规涂层厚度为双面2~3μm,涂层区可做较少层的焊接,并可以涂布机识别跳间隙;

    B款(灰色)涂碳铝箔可以在涂层区直接做超声焊,只适合卷绕式电池焊接极耳(极片最多2-3层),但超声的功率、时间需做一些微调;

    碳层的散热性要比铝箔差些,故做涂布时需对带速与烘烤温度适当微调;

    本产品对锂电池与电容的综合性能有较可观的提升,但不可作为改变电池某方面性能的主要因素,如电池能量密度、高低温性能、高电压等等。

    辨别电池/锂电池 编辑

    1.比较电池容量的大小。一般的镉镍电池为500mAh或600mAh,氢镍电池也不过800-900mAh;而锂离子手机电池的容量一般都在1300-1400mAh之间,所以锂电池充足电后使用的时间约是氢镍电池的1.5倍,是镉镍电池的3.0倍左右。如果发现您所购买的锂离子手机电池块工作时间并没有宣传的或说明书上规定的长,就有可能是假冒的。

    2.看塑胶表面及塑胶材质。正品电池防磨面均匀,采用的是PC材质,无脆裂现象;假冒电池无防磨面或过于粗糙,采用的是再生材质,易脆裂。

    3.测量电池块的充电电压。如果用镉镍、氢镍电池块假冒锂离子手机电池块,就必须由5个单体电池组成,单个电池的充电电压一般不超过1.55V,电池块的总电压不超过7.75V.当电池块的充电总电压低于8.0V时就有可能是镉镍氢镍电池

    4.对于原装电池,它的电池表面色泽纹理清晰、均匀、干净、无明显划痕及损伤;电池标志应印有电池型号、种类、额定容量、标准电压、正负极标志、制造厂名。手感要光滑无阻塞,松紧适宜,与手配合良好,锁扣可靠;五金片无明显划痕及发黑、发绿现象。如果我们购买的手机电池与上面的现象不符合的,可以初步断定是假货。

    5.许多手机生产厂商也从自身的角度出发,通过努力提高工艺水准,来提高手机及其配件的造假难度,从而进一步遏制假货水货泛滥的现象。一般正规的手机产品及其配件要求在外表上必须做到一致性。因此我们如果把买回来的手机电池装上时,应该仔细对照一下机身与电池底壳?色,假如色泽光暗一致,就是原装电池。否则,电池本身较暗淡无光泽,就有可能是假电池。

    6.观察充电的异常情况。一般,正品手机电池内部应有过流保护器,在外部短路等导致电流过大的情况下,自动切断回路,以免烧毁或损坏手机;锂离子电池另具有过流保护线路,当使用不规范电器,交电电流过大时也会自动切断电源,导致充不进,在电池正常情况,可自动恢复到导通状态。如果,我们在充电的过程中,发现电池严重发热或者冒烟,甚至爆炸,说明电池肯定是假的。

    7.仔细看防伪标志。比如贴纸下暗藏斜印的NOKIA字样,就是其中窍门。清晰无瑕是原厂产品;暗淡失色是冒牌产品。如果细看,还可能发现制造者的名字。例如对于摩托罗拉电池,它的防伪商标是呈菱形,并且无论从任何角度看,都可以闪烁有立体效果,而Motorola,Original及印刷又清晰的话,便属正品。相反,一旦色泽暗淡,立体感不足,字样模糊,便有可能是假货。

    8.借助专用工具。面对市场上的手机电池的种类越来越多,而假冒的技术也是越来越高明,一些大公司也在不断地提高防伪技术,例如新款诺基亚的手机电池,它在标志上进行了特殊的处理,需要用一种特殊的棱镜来识别,而这种棱镜只有诺基亚公司才有。因此,随着防伪技术的提高,我们也就很难从外观上来识别真假了。

    选购方法/锂电池 编辑

    串联一起的锂--亚硫酰氯电池组串联一起的锂--亚硫酰氯电池组

    锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。锂离子电池的电解质是流动的,因此,比锂聚合物电池更不稳定,碰到外力摔打,或者使用不符合标准的充电器,都可能引起电池爆炸。很多手机、手提电脑等

    便携式电子产品,所用的电池都是锂电池。也就是说,很多人的身边有一个“炸弹”。为安全起见,选购时你一定要注意以下几点。

    一、有没有标示明确容量。无明确标示容量(如1000mAh或1000毫安培小时)的电池很有可能就是使用劣质电池或回收电池。市场上充斥的许多廉价的电池,就是使用回收电池心做的,价格虽然便宜,但是寿命短、品质不稳定,使用不慎可能会损坏手机。

    二、有没有保证待机时间。待机时间即电池装入手机后到下一次充电的连续使用时间。一般市场上销售的电池都无法对顾客保证待机时间,这是因为电池品质不稳定的关系,许多廉价的电池因为是使用品质不良的电池心,所以待机时间很短 。

    三、是否加装安全保护电路板。无保护电路板,则锂电池就有变形、漏液、爆炸的危险。在恶性削价竞争下,各家寻求更低价位的保护电路板,或者根本省略了这个装置,使得市面上充斥着有爆炸危险的锂电池。消费者无法从外观分辨出来是否有保护电路板,因此最好选择有信誉的商家购买。

    锂原电池/锂电池 编辑

    二氧化锰

    以金属锂为负极,以经过热处理的二氧化锰为正极,隔离膜采用PP或PE膜,圆柱型电池与锂离子电池隔膜一样,电解液为高氯酸锂的有机溶液,圆柱式或扣式。电池需要在湿度≤1%的干燥环境下生产。

    特点:低自放电率,年自放电可≤1%,全密封(金属焊接,lazerseal)电池可满足10年寿命,半密封电池一般是5年,如果工作控制不好的话,还达不到这个寿命。在圆柱型锂锰电池开发方面做得比较好的亿纬,已实现自动化生产,电池可以做到短路、过放电等测试不爆炸。

    一般在台式电脑的主板上,有一个扣式的锂电池,提供微弱的电流,可以正常使用3年左右,一些宾馆的门禁卡、仪器仪表等也使用锂--二氧化锰电池,使用量逐年下降。

    亚硫酰氯

    以金属锂为负极,正极和电解液为亚硫酰氯(氯化亚砜),圆柱式电池,装配完成即有电,电压3.6V,是工作电压最平稳的电池种类之一,也是目前单位体积(质量)容量最高的电池。适合在不能经常维护的电子仪器设备上使用,提供细微的电流。

    其他锂电池还有锂--硫化亚铁电池、锂--二氧化硫电池等。

    锂离子/锂电池 编辑

    锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中,液态锂离子电池是指 Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物-钴酸锂、锰酸锂,负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,是21世纪发展的理想能源载体。

    1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属镉,与镍镉电池相比,大大减少了对环境的污染。

    锂电池的污染还是有的,只是相对来说比较小。

    核聚变/锂电池 编辑

    大力核聚变锂电池又叫原子电池,核电池,氚电池和放射性同位素发生器的术语用于描述使用能源的一种装置,它从一个放射性的同位素,以产生电力的衰减。核反应堆一样,它们产生的电力,原子能,但不同之处在于,他们不使用链式反应。与其他电池相比,它们是非常昂贵的,但有极长的寿命和高能量密度,因此它们被主要用于无人值守操作的设备,必须很长一段时间,如航天器,心脏起搏器,水下系统和自动化作为动力源在世界偏远地区的科学考察站。

    电池结构/锂电池 编辑

    锂电池通常有两种外型:圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)

    及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件(部分圆柱式使用),以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。

    单节锂电池的电压为3.7V(磷酸亚铁锂正极的为3.2V),电池容量也不可能无限大,因此,常常将单节锂电池进行串、并联处理,以满足不同场合的要求。

    电池应用/锂电池 编辑

    水上漂锂电池设备水上漂锂电池设备

    随着二十世纪微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

    最早得以应用的是锂亚原电池,用于心脏起搏器中。由于锂亚电池的自放电率极低,放电电压十分平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。

    锂锰电池一般有高于3.0伏的标称电压,更适合作集成电路电源,广泛用于计算机、计算器、手表中。

    锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上,可以说是最大的应用群体。

    发展前景/锂电池 编辑

    阿联酋锂电池公交车阿联酋锂电池公交车

    为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如,锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以,锂电池的研究,也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外,人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。

    锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,邮电通讯的不间断电源,以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。

    侧面侧面

    锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用,预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一,并将在

    人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电被广泛应用于电动车行业,特别是磷酸铁锂材料电池的出现,更推动了锂电池产业的发展和应用。

    《规划》出台 有望改变世界锂电池格局

    4月18日,国务院讨论通过了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》(下称《规划》),明确了以纯电驱动为汽车工业转型的主要战略取向,推广普及非插电式的混合动力汽车,并提出了在2015年纯电动以及混合动力车累计产销量达到50万辆,到2020年超过500万辆的目标。

    《规划》的出台,在坊间引发巨大关注。诸多专家认为,此举将促进汽车业进入新一轮发展期,此外,还在无形中为节能与新能源汽车的核心部件动力电池产业勾勒出一个庞大的市场轮廓。

    前景展望/锂电池 编辑

    发展前景

    锂电池锂电池

    《2013-2017年中国锂电池行业产销需求与投资预测分析报告》数据统计,2012年我国新能源汽车、电网储能、特种车、通信基站等领域的成品锂电池组市场规模为35亿元,比2011年的26亿元增长34.6%。其中新能源汽车的应用占比为57%。

    自从2007年苹果公司发布智能手机,随后又推出平板电脑以来,全球便进入了智能化时代,对智能手机和平板电脑的强烈需求快速推动了数码锂电池的销量,其中以手机锂电池销量最大。

    2012年数码锂电池行业产品结构的快速调整,一方面使软包锂电池圆柱锂电池的销量快速增加,并保持30%以上的增速,另一方面又使铝壳方形锂电池的市场规模迅速萎缩。整个数码锂电池行业正在经历深刻的变化,对投资者而言,能否在变革中把握市场趋势的变化决定了公司未来命运。

    充电速度

    韩国蔚山科技大学的一个科研小组开发出一种充电速度比传统锂电池快30到120倍的新型锂电池。这个小组相信,可用它为电动汽车制造一个电池组,这样给汽车充满电需要不到一分钟。

    水溶液锂电池

    3月13日消息,最新一期《自然》(Nature)杂志子刊《科学报道》(Sci.Report)刊发了复旦大学教授吴宇平课题组的一项重磅研究成果。这项关于水溶液锂电池体系的最新研究,可将锂电池性能提高80%。电动汽车只需充电10秒即可行驶400公里,这种电池成本低廉,安全不易爆炸。

    吴宇平课题组13日向记者展示了这种锂电池体系。一片薄薄的金属锂,被特制的复合膜紧密包裹,将其置于pH值呈中性的水溶液中,与锂离子电池中传统的正极材料尖晶石锰酸锂组装,即可制成平均充电电压为4.2V、放电电压为4.0V的新型水锂电,这一成果大大突破了水溶液的理论分解电压1.23V。

    吴宇平课题组的这项成果对发展新型的低成本、易大规模生产、安全环保的蓄电池体系提供了可能。据称,新型的水锂电采用水溶液作为电解质,阻燃性增强,使电池在使用过程中不易发烫发热,安全性能高;用高分子材料和无机材料制成复合膜,能将电池的能量损耗降到5%以下。

    据估计,如果将这种电池用于手机,同样大小的电池至少能将手机通话时间延长一倍,成本则不足原有的一半;用于汽车同样如此,对环境构成的污染也比现有锂电池小得多。

    吴宇平说,美国能源研究所已“瞄”上这项研究,希望与他达成合作意向。但他更希望能与国内有前瞻性的企业合作。他表示,“新型水锂电在生活中可具体应用到各方各面,希望水锂电的突破能够最终使消费者对安全放心、对成本接受,解决目前全球踌躇不前的电动汽车产业。”

    锂电池市场行情

    传统燃油汽车是目前大气污染的主要排污来源之一,通过提高排放标准等手段只能缓解污染程度,并不能从根本上杜绝污染源头。新能源汽车产业历来是汽车行业乃至各国政府热衷投资的行业,资料锂电池报告预测,2020年电动汽车产量达到1314万辆,是2010年的5.5倍。其中,插电式混合动力汽车产量会增长35倍达到140万辆,纯电动汽车产量会达到75万辆,增长75倍。

    由于锂是所有金属中质量最小,电极电位最低,所以由锂组成的电池具有开路电压高、高能量比和容量大的特点,锂电池一直以来都是新能源汽车厂商青睐的动力电池。由于电动汽车需要的是大功率电能,在实际使用过程中,往往使用上千个电芯串联成电池组以保证能量的供应。根据相关的行业报告测算,一辆纯电动汽车需要40公斤——50公斤的正极材料和电解液,是单个手机电池耗用量的1万倍左右。因此,电动汽车行业的兴起无疑给国内的锂电池行业带来数十倍的需求增长。

    锂电池主要由4部分构成,分别为电极、电解液、隔膜和包装材料。目前国内包装材料和石墨负极技术相对成熟,成本占比不高。锂离子电池的核心材料主要是正极材料、电解液和隔膜。正极材料占锂电池成本的40%,电解液和隔膜成本占比分别为10%和20%。目前国内锂电池行业上市公司较多,具备较高的技术水平的公司有杉杉股份中国宝安中信国安江苏国泰多氟多等。

    特斯拉第一季度实现首次盈利充分体现了锂电池电动汽车在剔除政府补贴外已具备商业生存能力,意味着锂电池电动车的商业化之路走上正轨。特斯拉目前的产品定位于高端用户群,与国内新能源汽车龙头比亚迪的定位有显着区别,特斯拉的成功有助于推动比亚迪的估值进一步提升。此外松下是特斯拉的电池供应商,新宙邦则为松下提供电解液,新宙邦或成为全球新能源汽车发展的直接受益者。

    8月6日,工信部披露,上半年我国锂电池制造企业,累计完成主营收入同比增长17.4%,实现利润总额同比增长72.8%,完成税金总额同比增长43.1%。锂电池行业利润的快速上升,与新能源汽车的销售放量密切相关。

    数据显示,7月份我国新能源汽车生产2.04万辆,同比增长2.5倍,2015年有望完成20万辆的销售目标。随着各地补贴细则相继落地、充电设施扶持政策出台等因素推动,电动汽车销售将延续高增长态势,并给上游锂电池企业带来实质性订单支撑。

    从工信部数据来看,2015年1月至6月,全国规模以上电池制造企业累计完成主营业务收入同比增长0.4%,实现利润总额同比增长27.3%,完成税金总额同比增长7.9%。其中,锂离子电池营收增速和利润增速,远高于行业平均水平,表明在新能源汽车、储能市场加速发展的背景下,锂电池市场占比正在快速上升。

    寿命达70年

    日本夏普与京都大学的田中功教授联手成功研发出现行锂电池,它的使用寿命可达70年之久。就当前锂电池而言,使用寿命最长为10年左右。

    此次试制出的长寿锂离子电池,体积为8立方厘米,通过利用基于计算机的最新模拟技术,优化了铁及硅等正极使用的材料组合。从此次实验的结果来看,这次的长寿锂离子电池充放电次数可达2.5万次,如果按照每天充放电一次计算,使用寿命可长达70年。

    电池特点/锂电池 编辑

    优点

    1.能量比较高。具有高储存能量密度,已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;

    2.使用寿命长,使用寿命可达到6年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电,有可以使用10,000次的记录;

    3.额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V),约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于组成电池电源组;锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术,将电压调至3.0V,以适合小电器的使用。

    4.具备高功率承受力,其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于高强度的启动加速;

    5.自放电率很低,这是该电池最突出的优越性之一,一般可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20;

    6.重量轻,相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5;

    7.高低温适应性强,可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用;

    8.绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

    9.生产基本不消耗水,对缺水的我国来说,十分有利。

    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)。

    缺点

    1.锂原电池均存在安全性差,有发生爆炸的危险。

    2.钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电,价格昂贵,安全性较差。

    3.锂离子电池均需保护线路,防止电池被过充过放电。

    4.生产要求条件高,成本高。

    5.使用条件有限制,高低温使用危险大。

    电池特征/锂电池 编辑

    1.高能量密度:锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半,体积是镍镉的20-30%,镍氢的35-50%。

    2.高电压:一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V(平均值),相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。

    3.无污染:锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。

    4.不含金属锂:锂离子电池不含金属锂,因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。

    5.循环寿命高:在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过500次,磷酸亚铁锂(以下称磷铁)则可以达到2000次。

    6.无记忆效应:记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中,电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。

    7.快速充电:使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器,可以使锂离子电池在1.5--2.5个小时内就充满电;而新开发的磷铁锂电,已经可以在35分钟内充满电。

    安全性/锂电池 编辑

    为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电,在单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件,当电池内的温度上升时,它的阻值随之上升,当温度过高时,会自动停止供电;二是选择适当的隔板材料,当温度上升到一定数值时,隔板上的微米级微孔会自动溶解掉,从而使锂离子不能通过,电池内部反应停止;三是设置安全阀(就是电池顶部的放气孔),电池内部压力上升到一定数值时,安全阀自动打开,保证电池的使用安全性。

    有时,电池本身虽然有安全控制措施,但是因为某些原因造成控制失灵,缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放,电池内压便会急剧上升而引起爆炸。

    一般情况下,锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的,随着电池容量的增加,电池体积也在增加,其散热性能变差,出事故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池,基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一,这也是社会公众所能接受的最低标准。而对于大容量锂离子电池,特别是汽车等用大容量锂离子电池,采用强制散热尤为重要。

    选择更安全的电极材料,选择锰酸锂材料,在分子结构方面保证了在满电状态,正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中,从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构,使其氧化性能远远低于钴酸锂,分解温度超过钴酸锂100℃,即使由于外力发生内部短路(针刺),外部短路,过充电时,也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。

    另外,采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。

    提高现有安全控制技术的性能,首先要提高锂离子电池芯的安全性能,这对大容量电池尤为重要。选择热关闭性能好的隔膜,隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时,允许锂离子的通过。当温度升高时,在隔膜熔化前进行关闭,从而使内阻上升至2000欧姆,让内部反应停止下来。

    当内部压力或温度达到预置的标准时,防爆阀将打开,开始进行卸压,以防止内部气体积累过多,发生形变,最终导致壳体爆裂。

    提高控制灵敏度、选择更灵敏的控制参数和采用多个参数的联合控制(这对于大容量电池尤为重要)。对于大容量锂离子电池组是串/并联的多个电芯组成,如笔记本电脑的电压为10V以上,容量较大,一般采用3~4个单电池串联就可以满足电压要求,然后再将2~3个串联的电池组并联,以保证较大的容量。

    大容量电池组本身必须设置较为完善的保护功能,还应考虑两种电路基板模块:保护电路基板(Protection Board PCB)模块及Smart Battery Gauge Board模块。整套的电池保护设计包括:第1级保护IC(防止电池过充、过放、短路),第2级保护IC(防止第2次过压)、保险丝、LED指示、温度调节等部件。

    在多级保护机制下,即使是在电源充电器、笔记本电脑出现异常的情况下,笔记本电池也只能转为自动保护状态,如果情况不严重,往往在重新插拔后还能正常工作,不会发生爆炸。

    笔记本电脑和手机使用的锂离子电池所采用的底层技术是不安全的,需要考虑更安全的结构。

    总之,随着材料技术的进步和人们对锂离子电池设计、制造、检测和使用诸方面要求的认识不断加深,未来的锂离子电池会变得更安全。

    充电知识/锂电池 编辑

    充电电压

    一般手机电池电压写的是3.7V,但一般充电器的电压写的是5V,但不会影响使用的,因为根本没有3.7V的手机充电器卖。

    5号的圆柱形锂电池,即14500的电池。是通过锂电池调压器的技术,将电池的电压调至可适合小电器使用的3.0V电压。

    对于新买的锂离子电池的“激活”问题,众多的说法是:充电时间一定要超过12小时,反复做三次,以便激活 电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法。所以这种说法,可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,而且可以非常明确的告诉大家,所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。

    那么电池需要激活吗?答案是肯定的,需要激活!但是,这个过程是由生产厂家完成的,与用户无关,用户也没有能力完成。锂电池真正的激活过程是这样的: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,直至容量达到要求为止,这个就是激活过程--分容,也就是说出厂后锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。另外,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,除非您拥有了电芯生产设备,否则如何完成?

    可是为什么有些产品的说明书上写着,建议用户前三次使用,要对手机进行完全的充放电呢?难道这不是激活吗?其实事实是这样的,在电池出厂,然后销售,再到用户的手中,会经历一段时间,一个月或者几个月,这样一来,电池的电极材料就会“钝化”,此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活,只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池,恢复正常容量。由于锂电池本身的特性,决定了它几乎没有记忆效应。因此用户新锂电池在激活过程中,是不需要特别的方法和设备的。

    长充深充

    长充可能导致过充。锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充,并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说,如果你的锂电池在充满后,放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失,所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。

    在对某些机器上,充电超过一定的时间后,如果不去取下充电器,这时系统不仅不停止充电,还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的,但显然对电池的寿命而言是不利的。同时,长充电需要很长的时间,往往需要在夜间进行,而以我国电网的情况看,许多地方夜间的电压都比较高,而且波动较大。前面已经说过,锂电池是很娇贵的,它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多,于是这又带来附加的危险。

    事实上,浅放浅充对于锂电更有益处,只有在产品的电源模块为锂电做校准时,才有深放深充的必要。所以,使用锂电供电的产品不必拘泥于过程,一切以方便为先,随时充电。

    过充过放

    锂离子电池的额定电压,因为材料的变化,一般为3.7V,磷酸铁锂(以下称磷铁)正极的则为3.2V。充满电时的终止充电电压国际标准是4.2V,磷铁3.6V。锂离子电池的终止放电电压为2.75V~3.0V(国内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,一般为3.0~2.75V,磷铁为2.5V。)。低于2.5V(磷铁2.0V)继续放电称为过放(国际标准为最低3.2v,磷铁2.8v),低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏,并不一定可以还原。而锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏,甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充。

    充电说明

    锂电动车充电说明

    1.放置补电:

    电池组在出厂前均有部分电量剩余,在电动车出售后亦可以进行短距离的骑行。第一次骑行完毕后,须对电池进行首次充电,建议首次充电应进行稍长时间(8-12小时)。

    电池组在使用过后应及时充电不可亏电储存,如果电池放置超过两个月时间未被使用,电池组需要进行一次完全的充电。如置放超过5个月电池组需要进行一次充放电循环。规律使用电池,正常使用、长时间放置时对电池组规律地充电,可以保证电池组最佳实用效果,并延长使用寿命

    2.正常充电:

    对电池组进行正常充电的方法如下:

    首先连接充电器与被充电电池组,之后再将充电器电源插头连接到220V交流电源。(此连接顺序会避免插拔充电插头时电火花的产生。)当电源接通后充电器显示红色指示灯说明电池组正在正常充电,常规进行6-8小时充电即可。

    3.充电器注意事项:

    为了确保电池组的充电安全和保证电池组的使用寿命,此款电池组只可使用由我公司配套的36V锂电专用充电器。如果充电器丢失或者损坏请找相应经销商购买。不得使用铅酸充电器或其他形式的充电器进行充电。

    Tusame锂电池维护

    特别注意:

    由于锂电池属于无记忆性电池,客户使用中建议在每次或者每天骑行后即可对电池组进行规律性的充电或者补电,这样会大幅度提高电池组的使用寿命。建议不要每次都骑行至电池组不可放出电量后再进行充电,不建议放电超过于电池组容量的90% 。当在电动车在静止状态下,电动车上的欠压指示灯亮起时,需及时充电。

    当电动车启动时、走上陡坡路、土石路或者强烈顶风状态下,建议客户在骑行时同时使用脚踏助力,使得电池及电机拥有最长寿命。

    电池组容量是在常温25℃时进行测量的,因此在冬季,电池容量的发挥、以及行驶里程略有降低是被视为正常的。建议在冬季,在环境温度较高的地方对电池组进行充电,确保能够电池组充饱。

    电动车在不骑行或者停放的情况下,建议客户拔下电池组与电动车的链接插头,或者关闭电源锁。因为电机和控制器在空载状态下会有耗电,请避免电量浪费。

    Tusame锂电池使用注意:

    在雨雪天气骑行时,电池组与电动自行车之间放电插口部分不应该接触到水。不用的时候,关掉电池电源开关,以免造成短路后果。且尽量避免在恶劣环境下使用电动车。注意电池组的防水。

    电池放置应该躲避水源、火源、保持干燥,避免强烈摇晃、磕碰及短路。夏季时节,电池应该避免太阳直射。

    特别提醒: 不要擅自对电池进行拆包、修改,或进行破坏;严禁将此电池使用在其他品牌或型号的电动车上;使用时避免异物对充放电口进行短路。

    相关知识/锂电池 编辑

    电池寿命

    锂离子电池只能充放电500次?

    相信绝大部分消费者都听说过,锂电池的寿命是“500次”,500次充放电,超过这个次数,电池就“寿终正寝”了,许多朋友为了能够延长电池的寿命,每次都在电池电量完全耗尽时才进行充电,这样对电池的寿命真的有延长作用吗?答案是否定的。 锂电池的寿命是“500次”,指的不是充电的次数,而是一个充放电的周期。

    一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空,再由空充到满的过程,这并不等同于充一次电。比如说,一块锂电在第一天只用了一半的电量,然后又为它充满电。如果第二天还如此,即用一半就充,总共两次充电下来,这只能算作一个充电周期,而不是两个。因此,通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期,电池容量就会减少一点。不过,这个电量减少幅度非常小,高品质的电池充过多次周期后,仍然会保留原始容量的 80%,很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用。当然,锂电寿命到了最终后仍是需要更换的。

    而所谓500次,是指厂商在恒定的放电深度(如80%)实现了625次左右的可充次数,达到了500个充电周期。

    (80%*625=500)(忽略锂电池容量减少等因素)

    而由于实际生活的各种影响,特别是充电时的放电深度不是恒定的, 所以"500个充电周期"只能作为参考电池寿命。

    影响因素

    锂电池一般能够充放300-500次。最好对锂电池进行部分放电,而不是完全放电,并且要尽量避免经常的完全放电。一旦电池下了生产线,时钟就开始走动。不管你是否使用,锂电池的使用寿命都只在最初的几年。电池容量的下降是由于氧化引起的内部电阻增加(这是导致电池容量下降的主要原因)。最后,电解槽电阻会达到某个点,尽管这时电池充满电,但电池不能释放已储存的电量。

    锂电池的老化速度是由温度和充电状态而决定的。下表说明了两种参数下电池容量的降低。

    温度 充电 40% 充电100%

    0°C 一年后容量98% 一年后容量94%

    25°C 一年后容量96% 一年后容量80%

    40°C 一年后容量85% 一年后容量65%

    60°C 一年后容量75% 三个月后容量60%

    由图可见,高充电状态和增加的温度加快了电池容量的下降。

    如果可能的话,尽量将电池充到40%放置于阴凉地方。这样可以在长时间的保存期内使电池自身的保护电路运作。如果充满电后将电池置于高温下,这样会对电池造成极大的损害。(因此当我们使用固定电源的时候,此时电池处于满充状态,温度一般是在25-30°C之间,这样就会损害电池,引起其容量下降)。

    实验数据图实验数据图

    影响因素1:放电深度与可充电次数

    由实验得出的左图数据可以知道,可充电次数和放电深度有关,电池放电深度越深,可充电次数就越少。

    可充电次数*放电深度=总充电周期完成次数,总充电周期完成次数越高,代表电池的寿命越高,即可充电次数*放电深度 = 实际电池寿命(忽略其他因素)

    影响因素2:过充、过放、以及大的充电和放电电流

    避免对电池产生过充,锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏,甚至爆炸。

    避免低于2V或2.5V的深度放电,因为这会迅速永久性损坏锂离子电池。可能发生内部金属镀敷,这会引起短路,使电池不可用或不安全。

    大多数锂离子电池在电池组内部都有电子电路,如果充电或放电时电池电压低于2.5V、超过4.3V或如果电池电流超过预定门限值,该电子电路就会断开电池连接。

    避免大的充电和放电电流,因为大电流给电池施加了过大的压力。

    影响因素3:过热或过冷环境

    温度对锂电池寿命也有较大的影响。冰点以下环境有可能使锂电池在电子产品打开的瞬间烧毁,而过热的环境则会缩减电池的容量。因此,如果笔记本长期使用外接电源也不将电池取下来,电池就长期处于笔记本排出的高热当中,很快就会报废。

    过高和过低的电量状态对锂电池的寿命有不利影响。大多数售卖电器或电池上标识的可反复充电次数,都是以放电80%为基准测试得出的。实验表明,对于一些笔记本电脑的锂电池,经常让电池电压超过标准电压0.1伏特,即从4.1伏上升到4.2伏,那么电池的寿命会减半,再提高0.1伏,则寿命减为原来的1/3;给电池充电充得越满,电池的损耗也会越大。长期低电量或者无电量的状态则会使电池内部对电子移动的阻力越来越大,于是导致电池容量变小。锂电池最好是处于电量的中间状态,那样的话电池寿命最长。

    由上可以总结出以下几点可延长锂电池容量和寿命的注意事项。

    如果长期用外接电源为笔记本电脑供电,或者电池电量已经超过80%,马上取下电池。平时充电不需将电池充满,充至80%左右即可。调整操作系统的电源选项,将电量警报调至20%以上,平时电池电量最低不要低于20%。

    手机等小型电子设备,充好电就应立刻断开电源线 (包括充电功能的USB接口),一直连接会损害电池。要经常充电,但不必非得把电池充满。

    无论是对笔记本还是手机等,都一定不要让电池耗尽(自动关机)。

    如果要外出旅行,可把电池充满,但在条件允许的情况下随时为电器充电。

    使用更为智能省电的操作系统。

    使用事项

    第一,保持锂离子电池适度充电、放电可延长电池寿命。锂离子电池电量维持在10%~90%有利于保护电池。这意味着,给手机、笔记本电脑等数码产品的电池充电时,无需达到最大值。

    配有锂离子电池的数码产品暴露在日照下或者存放在炎热的汽车内,最好将这些产品处于关闭状态,原因是如果运行温度超过60摄氏度,锂离子电池会加速老化。

    锂电池充电温度范围:0~45摄氏度,锂电池放电温度范围0~60摄氏度。

    第二,如果手机电池每天都需充电,原因可能是这块电池存在缺陷,或者是它该“退休”了。

    对笔记本所有者而言,如果长时间插上插头,最好取下电池(电脑在使用过程中产生的高热量对笔记本电池不利)。

    第三,通常情况下,50%电量最利于锂离子电池保存。

    保存方法

    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。

    常见型号

    对于圆柱形锂离子电池,其型号一般为5位数字。如下表所示。前两位数字为电池的直径,中间两位数字为电池的高度。单位为毫米。例如18650锂电池,它的直径为18毫米,高度为65毫米。

    型号
    直径(mm)
    高度(mm)
    abcde
    ab
    cd

    常规型圆柱锂离子电池型号表

    型号
    额定容量(mAh)
    标称电压(V)
    放电终止电压(V)
    额定充电电压(V)
    内阻(mΩ)
    直径(mm)
    高度(mm)
    参考质量(g)
    ICR18650
    1800~2600
    3.6-3.7
    3.0
    4.2
    ≤70
    18
    65
    45
    ICR18490
    1400
    3.6-3.7
    3.0
    4.2
    ≤70
    18
    49
    34
    ICR14650
    1100
    3.6-3.7
    3.0
    4.2
    ≤80
    14
    65
    27
    ICR14500
    800
    3.6-3.7
    3.0
    4.2
    ≤80
    14
    50
    21
    ICR14430
    700
    3.6-3.7
    3.0
    4.2
    ≤80
    14
    43
    18
    js14500 700 3.0V(配合锂电池调压器使用) 3.0 4.2 ≤80 14 50 21

    动力型圆柱锂离子电池型号表

    型号
    额定容量(mAh)
    标称电压(V)
    放电终止电压(V)
    额定充电电压(V)
    内阻(mΩ)
    直径(mm)
    高度(mm)
    参考质量(g)
    INR18650
    1200~1500
    3.6
    3.0
    4.2
    ≤60
    18
    65
    45
    INR18490
    1100
    3.6
    3.0
    4.2
    ≤60
    18
    49
    34

    磷酸铁锂型圆柱锂离子电池型号表

    型号
    额定容量(mAh)
    标称电压(V)
    放电终止电压(V)
    额定充电电压(V)
    内阻(mΩ)
    直径(mm)
    高度(mm)
    参考质量(g)
    IFR26650
    3000
    3.2
    2.0
    3.6
    ≤80
    26
    65
    94
    IFR22650
    1800
    3.2
    2.0
    3.6
    ≤80
    22
    65
    67
    IFR18650
    1100~1400
    3.2
    2.0
    3.6
    ≤80
    18
    65
    45
    IFR18490
    1000
    3.2
    2.0
    3.6
    ≤80
    18
    49
    34

    注:"内阻≤多少mΩ" 意为 "在充满电的情况下,以最大放电电流进行恒流放电,当内阻达到多少mΩ时,电池接近报废"

    锂离子电池由于正极材料较多,与不同的负极搭配,具有不同的工作电压,如3.6V或3.7V。

    方型锂离子

    方型锂离子电池是生活中最常见的锂电池,它的型号非常多,MP3、MP4、手机、航模等产品上广泛使用。

    锂电池锂电池

    方形锂离子电池分为金属壳封装(银白色硬壳)和铝塑壳封装(灰白色软壳,用指甲可划痕)两种.金属壳封装的是锂离子电池或液态锂电池,铝塑壳封装的是锂离子聚合物(高分子)电池(Lithium ion polymer battery).这两种电池使用的化学材料和电化学特性可说是大同小异,主要的差异只是锂离子聚合物电池使用一些胶态物质帮助电池极版的贴合或吸收电解液,减少了液态电解液的使用量,从而电池的封装可由金属壳改成铝塑壳了。

    金属壳锂电池的外壳是负极,正极在电池一侧的突起物上;铝塑壳锂电池的正负极分别是电池一侧的两片极板,外壳为绝缘体。

    对于方型锂离子电池,其型号一般为6位数字。如下表所示。前两位数字为电池的厚度,带1位小数;中间两位数字为电池的宽度;最后两位数字为电池的长度。单位为毫米。例如606168锂电池,它的厚度为6.0毫米,宽度为61毫米,长度为68毫米。(注意:由于各电池厂商采用的封装方法不同,同型号的方形锂离子电池的容量存在300mAh以内的差别)

    方形锂离子电池的标称电压一般为3.6~3.7V,充电终止电压一般为4.2V。

    方形锂离子电池型号
    长度(mm)
    宽度(mm)
    厚度(mm)
    标称电压(V)
    额定充电电压(V)
    abcdef
    ef
    cd
    a.b
    3.6~3.7
    4.2

    手机锂电池使用方法/锂电池 编辑

    锂电池属于耐用品,不需要给其配上昂贵的原装座充,一般有品牌的普通的座充即可,价格在15-20元,省去了直充需要依赖手机的限制。座充有快充(2-3小时左右)和慢充(10小时上下)之分,如果电池较多选择快充比较好

    另外,由于锂电池的特性,并不需要进行放电和过充操作。电池的寿命完全取决于有效充电时间的多少。也就是说,即使你只用掉一半就开始充电对电池寿命也并无影响

    1、认识记忆效应

    电池记忆效应是指电池的可逆失效,即电池失效后可重新回复的性能。记忆效应是指电池长时间经受特定的工作循环后,自动保持这一特定的倾向。这个最早定义在镍镉电池,镍镉的袋式电池不存在记忆效应,烧结式电池有记忆效应.而现在的镍金属氢(俗称镍氢)电池不受这个记忆效应定义的约束

    建议1:每次充电以前对电池放电是没有必要,而且是有害的,因为电池的使用寿命无谓的减短了。建议2:用一个电阻接电池的正负极进行放电是不可取的,电流没法控制,容易过放到0V,甚至导致串联电池组的电池极性反转

    2、电池需要激活

    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

    电池厂出厂的电池到用户手上,这个时间有时会很长,短则1个月,长则半年,这个时候,因为电池电极材料会钝化,所以厂家建议初次使用的电池最好进行3-5次完全充放过程,以便消除电极材料的钝化,达到最大容量

    3、前三次不需要充12小时

    早期的手机镍氢电池因为需要补充和涓流充电过程,要达到最完美的充饱状态,可能需要5个小时左右,但是也是不需要12个小时的。而锂离子电池的恒流恒压充电特性更是决定了它的深充电时间无需12个小时

    4、充电电池有最佳状态吗

    镍基电池有最佳状态,一般在100--200循环次数之间达到其最大容量。对于液态锂离子电池,根本不存在这样一个循环容量的驼峰现象。锂离子电池没有最佳状态

    5、充电电流越大,充电越快吗

    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

    携带限制/锂电池 编辑

    坐飞机带锂电池有限制

    业内专家表示,锂电池一直位于国际民航组织《危险物品安全航空运输技术细则》的名录中,因为锂是不稳定的金属,锂电池在高空环境下遇热后很容易引起自燃,所以国际民航组织一直都规定锂电池应该作为手提行李携带登机;如果将锂电池直接放入行李中托运的话,行李在狭小的货舱空间容易受到挤压或者被碰撞,增加了航行的危险系数。

    相关文献

    扩展阅读
    1锂电池的正确使用方法
    2锂电池的分类及优缺点

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