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鋰離子電池原理

2009年11月14日 10:54樂(lè)清市大浪電器有限公司點(diǎn)擊量：1996

鋰離子電池的正極活性材料是鈷酸鋰（LiCoO2--氧化鈷鋰），負(fù)極活性材料是碳材。電池通過(guò)正極的鋰離子在負(fù)極的鍵入與遷出實(shí)現(xiàn)電池的充放電過(guò)程。鋰離子電池有各種形狀（圓柱形、長(zhǎng)方形等）以適合不同產(chǎn)品的需要，其容量一般有幾百毫安時(shí)到幾安時(shí)。另外，可以將幾個(gè)鋰離子電池串聯(lián)在一起，并與電池保護(hù)器封裝在一起組成電池組。

優(yōu)點(diǎn)


1. 單體電壓高：3.6～3.8V，充滿電時(shí)的電壓（終止充電電壓）一般為4.2V，終止放電電壓不低于2.5V。


2. 比能量大：100～135Wh/kg，是鎳氫的1.5倍，鎳鎘2倍。


3. 循環(huán)壽命長(zhǎng)：一般500次，甚至1000次。


4. 安全，無(wú)公害，無(wú)記憶，無(wú)污染。


5. 自放電低：室溫下滿電存儲(chǔ)1個(gè)月的自放電率約10％左右（鎳鎘25～30％，鎳氫30～35％）。


6. 溫度范圍廣：－20～+60℃


缺點(diǎn)


1. 成本高：LiCoO2價(jià)格高（幾十萬(wàn)元/噸）。


2. 不能大電流放電，內(nèi)阻相對(duì)較大，一般在0.5C以下放電。例如，一種容量為3Ah的鋰離子電池，在0.7（0.25C）電流放電時(shí)，工作時(shí)間為4小時(shí)；若以2A（0.67C）電流放電時(shí)，工作時(shí)間為1.25小時(shí)（相當(dāng)于2.h了）；若以3A（1C）電流放電，工作時(shí)間僅為為0.6小時(shí)（相當(dāng)于1.8Ah了）。


3. 需要保護(hù)電路控制。如果鋰離子電池在使用過(guò)程中電壓已降到2.5V后還繼續(xù)使用，則稱為過(guò)放電（或過(guò)放），對(duì)電池有損害。 放電曲線

 

充電 鋰離子電池充電的需求有：（1）過(guò)充保護(hù)——終止充電電壓精度在額定值的1%之內(nèi)（過(guò)壓充電可能對(duì)鋰離子電池造成*性損壞）。（2）鋰離子電池的充電率（充電電流）應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議選用。雖然某些電池充電率可達(dá)2C（C為電池的容量），但常用的充電率為（0.5～1.0）C。（3）如果充電電流過(guò)大會(huì)產(chǎn)生溫度過(guò)高，不僅會(huì)損壞電池并可能引起爆炸。因此在大電流充電時(shí)，需要對(duì)電池進(jìn)行溫度檢測(cè)，并且在超過(guò)設(shè)定充電溫度時(shí)能停止充電以保證安全。（4）充電器電路中有設(shè)定的限流電阻，保證充電電流不超過(guò)設(shè)定的限制電流。

完善的充電器可對(duì)過(guò)放的電池進(jìn)行挽救修復(fù)，即在充電前進(jìn)行預(yù)處理。充電前檢測(cè)電池的電壓：若電池電壓大于2.5V，則按正常方式充電；若電池電壓低于2.5V，則用小電流（約1/10C的電流）充電，充到2.5V后再按正常方式充電。這種預(yù)充電的方式稱為預(yù)處理。


目前的充電器常采用三段充電法，即預(yù)處理、恒流充電（快充）、恒壓充電（充滿）。開(kāi)始以設(shè)定的恒流充電，電池電壓以較高的斜率增長(zhǎng)，在充電過(guò)程中斜率逐步降低，充到接近4.2V時(shí)，恒流充電階段結(jié)束。接著以4.2V恒壓充電，在恒壓階段充電時(shí)，電壓幾乎不變（或稍有增加），充電電流不斷下降。當(dāng)充電電流下降到1/10C時(shí)，表示電池已充滿，終止充電。有的充電器在充電電流降到某一值時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器，經(jīng)一段定時(shí)后，結(jié)束充電。
 

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