電池的相關特性

電池的相關特性

鋰離子電池,便是內部依靠鋰離子,外部依靠電子在正負極之間移動來發揮作用的一種電池。鋰離子電池的正極一般是由含鋰的化合物(比方鋰過渡金屬氧化物)塗在金屬鋁箔上製造而成,而負極一般由石墨塗在金屬銅箔上製成。

鋰離子電池的能量密度比較高,可循環運用。

鋰離子充電

具體來說,當咱們爲電池充電時,鋰離子脫離正極,在電解液的海洋中游向負極,電子則由外電路經過導線流向負極;鋰離子刺進負極石墨資料的層片結構中,接納電子並和石墨原子生成「鋰碳複合物」。當鋰離子從正極悉數移動到負極時,電池充電完結。

鋰電池

鋰電池,是一類由鋰金屬或鋰合金爲負極材料、使用非水電解質溶液的電池。

鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物爲正極材料、石墨爲負極材料、使用非水電解質的電池。

這兩者是不一樣的,需要注意開來。

鋰電池通常是鋰單質作正,而負極通常是二氧化錳。這種電池無法進行二次充電,所以利用率不是很高。

電池參數

電壓(voltage)

一般常見的電壓是3.7V,充電之後的電壓可以達到4.2V,但是請注意這是消費電子常用的電池電壓規格。

開路電壓,顧名思義,就是電池外部不接任何負載或電源,測量電池正負極之間的電位差,此即爲電池的開路電壓。

工作電壓,就是電池外接負載或電源,處在工作狀態,有電流流過時,測量所得的正負極之間的電位差。一般來說,由於電池內阻的存在,放電狀態時的工作電壓低於開路電壓,充電時的工作電壓高於開路電壓。

充/放電截止電壓,是指電池允許達到的最高和最低工作電壓。超過了這一限值,會對電池產生一些不可逆的損害,導致電池性能的降低,嚴重時甚至造成起火、爆炸等安全事故。

容量(capacity)

13Ah,常見的寫法就是這個,單位爲Ah,表示在一定的放電電流下,可以持續的放電時間。數字越大表示容量大。

容量的單位一般爲“mAh”(毫安時)或“Ah”(安時),在使用時又有額定容量和實際容量的區別。額定容量是指滿充的鋰離子電池在實驗室條件下(比較理想的溫溼度環境),以某一特定的放電倍率(C-rate)放電到截止電壓時,所能夠提供的總的電量。實際容量一般都不等於額定容量,它與溫度、溼度、充放電倍率等直接相關。

能量密度(specific energy density)

能量密度,指的是單位體積或單位重量的電池,能夠存儲和釋放的電量,其單位有兩種:Wh/kg,Wh/L,分別代表重量比能量和體積比能量。這裏的電量,是上面提到的容量(Ah)與工作電壓(V)的積分。

基於當前的鋰離子電池技術,能夠達到的能量密度水平大約在100~200Wh/kg,這一數值還是比較低的,在許多場合都成爲鋰離子電池應用的瓶頸。這一問題同樣出現在電動汽車領域,在體積和重量都受到嚴格限制的情況下,電池的能量密度決定了電動汽車的單次最大行駛里程,於是出現了“里程焦慮症”這一特有的名詞。如果要使得電動汽車的單次行駛里程達到500公里(與傳統燃油車相當),電池單體的能量密度必須達到300Wh/kg以上。

壽數(life)

人們經常聽到的一個說法是,鋰電池的壽命是“500次”,鋰電池原理意義上的“次”指的是循環壽命,也就是一個完全充放電週期,行業內的測試方法是:放電深度×充電次數=循環壽命,在數值上放電深度爲80%,至少要充放電625次,即80%×625=500(次)。放電深度指電池使用過程中,電池放出的容量佔其額定容量的百分比。之所以用80%放電深度,是因爲放電深度的高低和充電壽命有密切關係,放電深度過大,電池壽命會縮短。我們在手機的日常使用過程中,當手機提醒電池電量過低時,就要開始充電了。因此說,500次的循環壽命就是鋰電池的理論壽命。

安全(safety)

過充保護,過放保護,放電過流保護,放電短路保護,充放電溫度保護。

成本

請注意,以上的描述特性中,參數越大,則表示價格越高,且越是市場上通用的電池規格,一般是比較便宜的。

充放電電流

充電電流表示給電池充電的電流大小,電流越大充電越快,但是發熱會很嚴重;放電電流表示放電能力大小,這個參數是看系統的需求。

溫度

放電溫度:-40~60 ℃。

充放電倍率

這個指標會影響鋰離子電池工作時的連續電流和峯值電流,其單位一般爲C(C-rate的簡寫),如1/10C,1/5C,1C,5C,10C等。舉個例子來闡述倍率指標的具體含義,某電池的額定容量是10Ah,如果其額定充放電倍率是1C,那麼就意味着這個型號的電池,可以以10A的電流,進行反覆的充放電,一直到充電或放電的截止電壓。如果其最大放電倍率是10C@10s,最大充電倍率5C@10s,那麼該電池可以以100A的電流進行持續10秒的放電,以50A的電流進行持續10秒的充電。

18650電池

18650鋰電池組是通過電池製作工藝將不同數量的18650鋰電芯通過保護線路板組裝起來的成品鋰電池。18650鋰電池組成最重要的部分就是:18650電芯、保護線路板(通常稱之爲PCM板)和電池組裝工藝生產線。

18650鋰電池中的18650這幾個數字,代表外表尺寸:其中18表示直徑爲18mm,65表示長度爲65mm,0表示爲圓柱形電池。是日本SONY公司當年爲了節省成本而定下的一種標準性的鋰離子電池型號,稱之爲18650鋰電池。

有些18650電池是沒保護功能的,這點要注意。

資料來自於互聯網。

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