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锂离子电池的运用与保护,锂离子电池的优缺点

本站为您提供的锂离子电池的使用与维护,锂离子电池的优缺点,锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

  锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它首要依托锂离子在正极和负极之间移动来作业。在充放电进程中,Li+在两个电极之间往复嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,通过电解质嵌入负极,负极处于富锂状况;放电时则相反。电池一般选用含有锂元素的资料作为电极,是现代高功能电池的代表。锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑运用的都是锂离子电池,一般人们俗称其为锂电池,而真实的锂电池由于风险性大,很少运用于日常电子产品。

  锂离子电池的运用与保护,锂离子电池的优缺陷

  锂离子电池(Li-ion,Lithium Ion Battery):锂离子电池具有分量轻、容量大、无回忆效应等长处,因而得到了遍及运用——现在的许多数码设备都选用了锂离子电池作电源,尽管其价格相对来说比较贵重。锂离子电池的能量密度很高,它的容量是同分量的镍氢电池的1.5~2倍,并且具有很低的自放电率。此外,锂离子电池几乎没有“回忆效应”以及不含有毒物质等长处也是它广泛运用的重要原因。

  锂离子电池的运用与保护:

  锂离子电池充电

  在运用锂电池中应留意的是,电池放置一段时刻后则进入休眠状况,此刻容量低于正常值,运用时刻亦随之缩短。但锂电池很简单激活,只需通过3—5次正常的充放电循环就可激活电池,康复正常容量。由于锂电池自身的特性,决议了它几乎没有回忆效应。因而用户手机中的新锂电池在激活进程中,是不需求特别的办法和设备的。对锂离子电池充电,应运用专用的锂离子电池充电器。锂离子电池充电选用 “恒流/恒压”方法,先恒流充电,到挨近中止电压时改为恒压充电。如一种800mA.h容量的电池,其中止充电电压为4.2V。电池以800mA(充电率为1C)恒流充电,开始时电池电压以较大的斜率上升,当电池电压挨近4.2V时,改成4.2V恒压充电,锂电池电流渐降,电压改变不大,到充电电流降为1/10C(约80mA)时,以为挨近充溢,能够中止充电(有的充电器到10C后发动定时器,过必定时刻后完毕充电)。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(尽管额外电压相同,都是3.6V),由于充电方法不同,简单构成过充。

  (1) 充电电压:充溢电时的中止充电电压与电池负极资料有关,焦炭为4.1V,而石墨为4.2V,一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。在充电时应留意4.1V的电池不能用4.2V的充电器充电,不然会有过充风险(4.1V与4.2V的充电器所用的充电器IC不同)。锂离子电池对充电的要求是很高的,它要求精细的充电电路以确保充电的安全。中止充电电压精度允差为额外值的±1%(例如,充4.2V的锂离子电池,其允差为±0.042V),过压充电会构成锂离子电池永久性损坏。

  (2) 充电电流:锂离子电池充电电流应根据电池出产厂的主张,并要求有限流电路避免发作过流(过热)。一般常用的充电率为0.25~1C,引荐的充电电流为0.5C(C是电池的容量,如标称容量1500mA.h的电池,充电电流0.5*1500=750mA)。在大电流充电时往往要检测电池温度,以避免因过热而损坏电池或发作爆破。

  (3)充电温度: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规模。电池应在0~45℃温度规模内进行充电,远离高温(高于60℃)和低温(-20℃)环境。

  锂离子电池在充电或放电进程中若发作过充、过放或过流时,会构成电池的损坏或下降运用寿数。为此开宣布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,使电池取得完善的保护。但是在运用中应尽或许避免过充电及过放电。例如,手机电池在充电进程中,快充溢时应及时与充电器进行别离。放电深度浅时,循环寿数会明显提高。因而在运用时,不要比及手机上呈现电池缺乏的信号时才去充电,更不要在呈现此信号时继续运用,尽管呈现此信号时还有一部分剩余容量可供运用。

  锂离子电池的运用与保护,锂离子电池的优缺陷

  锂离子电池放电

  放电中止电压:锂离子电池的额外电压为3.6V(有的产品为3.7V),中止放电电压为2.5-2.75V(电池厂给出作业电压规模或给出中止放电电压,各参数略有不同)。电池的放电中止电压不该小于2.5(n是串联的电池数),低于中止放电电压继续放电称为过放,过放会使电池寿数缩短,严峻时会导致电池失效。电池不用时,应将电池充电到保有20%的电容量,再进行防潮包装保存,3~6个月检测电压1次,并进行充电,确保电池电压在安全电压值(3V以上)规模内。

  放电电流:锂离子电池不适合用作大电流放电,过大电流放电时内部会发作较高的温度而损耗能量,削减放电时刻,若电池中无保护元件还会发作过热而损坏电池。因而电池出产工厂给出最大放电电流,在运用中不能超过产品特性表中给出的最大放电电流。

  放电温度:不同温度下的放电曲线是不同的。在不同温度下,锂离子电池的放电电压及放电时刻也不同,电池应在-20℃到+60℃温度规模内进行放电(作业)。

  贮存和运送

  锂离子电池可贮存在温度为-5~35℃,相对湿度不大于75%的清洁、枯燥、通风的环境中,应避免与腐蚀性物质触摸,远离火源及热源,不要置于阳光直射的当地,不能随意拆开电池。电池若长时刻贮存,电池电量应坚持标称容量的30%~50%,引荐贮存的电池每6个月充电一次。

  电池应包装成箱进行运送,在运送进程中应避免剧烈振荡、碰击或揉捏,避免日晒雨淋,可运用轿车、火车、轮船、飞机等交通工具进行运送。

  短路

  关于锂离子电池的安全问题,请各位朋友注重。锂离子电池在充电进程中很简单发作短路状况。尽管大多数锂离子电池都带有防短路的保护电路,还有防爆线。但许多状况下,这个电路在各种状况下,不必定会起效果。防爆线能起的效果也很有限。

  过充

  一切的锂离子电池,包含聚合物锂离子电池、锂铁电池等等,都十分惧怕过充。锂离子电池假如充电时刻过长,发作的爆破的或许性就会加大。锂的化学性质十分生动,很简单燃烧,当电池充放电时,电池内部继续升温,活化进程中所发作的气体胀大,使电池内压加大。压力到达必定程度,如外壳有伤痕,即会决裂,引起漏液、起火,乃至爆破。所以,我们在运用锂离子电池的时分要十分留意安全。

  锂离子电池的运用与保护,锂离子电池的优缺陷

  充电留意事项

  锂离子电池过度充放电会对正负极构成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构呈现陷落,而陷落会构成充电进程中锂离子无法刺进;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而构成其间部分锂离子再也无法开释出来。充电量等于充电电流乘以充电时刻,在充电操控电压必定的状况下,充电电流越大(充电速度越快),充电电量越小。电池充电速度过快和中止电压操控点不妥,同样会构成电池容量缺乏,实践是电池的部分电极活性物质没有得到充沛反响就中止充电,这种充电缺乏的现象跟着循环次数的添加而加重。

  锂离子电池的安全特性:

  关于锂离子电池安全功能的查核目标,国际上规则了十分严厉的规范,一只合格的锂离子电池在安全功能上应该满意以下条件:

  (1)短路:不起火,不爆破

  (2)过充电:不起火,不爆破

  (3)热箱实验:不起火,不爆破(150℃恒温10min)

  (4)针剌:不爆破(用Ф3mm钉穿透电池)

  (5)平板冲击:不起火,不爆破(10kg重物自1M高处砸向电池)

  锂离子电池的长处:

  (1)电压高单体电池的作业电压高达3.7-3.8V(磷酸铁锂的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍。

  (2)比能量大能到达的实践比能量为555Wh/kg左右,即资料能到达150mAh/g以上的比容量(3–4倍于Ni-Cd,2–3倍于Ni-MH),已挨近于其理论值的约88%。

  (3)循环寿数长一般均可到达500次以上,乃至1000次以上,磷酸铁锂的能够到达2000次以上。关于小电流放电的电器,电池的运用期限,将倍增电器的竞争力。

  (4)安全功能好无公害,无回忆效应。作为Li-ion前身新式锂离子电池的锂电池,因金属锂易构成枝晶发作短路,缩减了其运用领域: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电池存在的一大弊端为“回忆效应”,严峻捆绑电池的运用,但Li-ion底子不存在这方面的问题。

  (5)自放电小室温下充溢电的Li-ion贮存1个月后的自放电率为2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-35%。

  (6)快速充电1C充电30分钟容量能够到达标称容量的80%以上,磷铁电池能够到达10分钟充电到标称容量的90%。

  (7)作业温度作业温度为-25~45°C,跟着电解液和正极的改善,希望能扩宽到-40~70°C。

  (6)燃烧:不爆破(煤气火焰烧烤电池)

  锂离子电池的运用与保护,锂离子电池的优缺陷

  锂离子电池的缺陷:

  (1)变老:与其它充电电池不同,锂离子电池的容量会缓慢阑珊,与运用次数有关,也与温度有关。这种阑珊的现象能够用容量减小表明,也能够用内阻升高表明。由于与温度有关,所以在作业电流高的电子产品更简单表现。用钛酸锂替代石墨好像能够延伸寿数。 贮存温度与容量永久丢失速度的联系:

  锂离子电池的运用与保护,锂离子电池的优缺陷

  (2)收回率:大约有1%的出厂新品因种种原因需求收回。

  (3)不耐受过充:过充电时,过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中,无法再开释,可导致电池寿数短。

  (4)不耐受过放:过放电时,电极脱嵌过多锂离子,可导致晶格崩塌,然后缩短寿数。

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