鋰電池原理
鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負極則是特殊分子結構的碳.常見(jiàn)的正極材料主要成分為 LiCoO2 ,充電時(shí),加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中.放電時(shí),鋰離子則從片層結構的碳中析出,重新和正極的化合物結合.鋰離子的移動(dòng)產(chǎn)生了電流.
化學(xué)反應原理雖然很簡(jiǎn)單,然而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,需要考慮的實(shí)際問(wèn)題要多得多:正極的材料需要添加劑來(lái)保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結構級去設計以容納更多的鋰離子;填充在正負極之間的電解液,除了保持穩定,還需要具有良好導電性,減小電池內阻.
雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應,記憶效應的原理是結晶化,在鋰電池中幾乎不會(huì )產(chǎn)生這種反應.但是,鋰離子電池在多次充放后容量仍然會(huì )下降,其原因是復雜而多樣的.主要是正負極材料本身的變化,從分子層面來(lái)看,正負極上容納鋰離子的空穴結構會(huì )逐漸塌陷、堵塞;從化學(xué)角度來(lái)看,是正負極材料活性鈍化,出現副反應生成穩定的其他化合物.物理上還會(huì )出現正極材料逐漸剝落等情況,總之最終降低了電池中可以自由在充放電過(guò)程中移動(dòng)的鋰離子數目.
過(guò)度充電和過(guò)度放電,將對鋰離子電池的正負極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀(guān)的理解,過(guò)度放電將導致負極碳過(guò)度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷,過(guò)度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負極碳結構里去,而使得其中一些鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái).這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因.
不適合的溫度,將引發(fā)鋰離子電池內部其他化學(xué)反應生成我們不希望看到的化合物,所以在不少的鋰離子電池正負極之間設有保護性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑.在電池升溫到一定的情況下,復合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性,電池內阻增大直到斷路,電池不再升溫,確保電池充電溫度正常.
而深充放能提升鋰離子電池的實(shí)際容量嗎?專(zhuān)家明確地告訴我,這是沒(méi)有意義的.他們甚至說(shuō),所謂使用前三次全充放的“激活”也同樣沒(méi)有什么必要.然而為什么很多人深充放以后 Battery Information 里標示容量會(huì )發(fā)生改變呢 ? 后面將會(huì )提到.
鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片.其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、溫度、ID 、充電狀態(tài)、放電次數等數值.這些數值在使用中會(huì )逐漸變化.我個(gè)人認為,使用說(shuō)明中的“使用一個(gè)月左右應該全充放一次”的做法主要的作用應該就是修正這些寄存器里不當的值,使得電池的充電控制和標稱(chēng)容量吻合電池的實(shí)際情況.
充電控制芯片主要控制電池的充電過(guò)程.鋰離子電池的充電過(guò)程分為兩個(gè)階段,恒流快充階段(電池指示燈呈黃色時(shí))和恒壓電流遞減階段 ( 電池指示燈呈綠色閃爍.恒流快充階段,電池電壓逐步升高到電池的標準電壓,隨后在控制芯片下轉入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會(huì )過(guò)充,電流則隨著(zhù)電池電量的上升逐步減弱到 0 ,而最終完成充電.
電量統計芯片通過(guò)記錄放電曲線(xiàn)(電壓,電流,時(shí)間)可以抽樣計算出電池的電量,這就是我們在 Battery Information 里讀到的 wh. 值.而鋰離子電池在多次使用后,放電曲線(xiàn)是會(huì )改變的,如果芯片一直沒(méi)有機會(huì )再次讀出完整的一個(gè)放電曲線(xiàn),其計算出來(lái)的電量也就是不準確的.所以我們需要深充放來(lái)校準電池的芯片.
一般是鐵鋰電池或鐵錳 電池
原理 鋰電池是一類(lèi)由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現的鋰電池來(lái)自于偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生,使用以下反應:Li+MnO2=LiMnO2該反應為氧化還原反應,放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長(cháng)期沒(méi)有得到應用。現在鋰電池已經(jīng)成為了主流。(參照百度百科) 還有用 鐵鋰反應的
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注意事項 普通鋰聚合物一定要用平衡充電器,鐵鋰的電池最好用,可以沖幾次用一次,否則玩完。
能量密度 能量與質(zhì)量(克)的比越大越好(鋰錳略大于鐵鋰)
串聯(lián)并聯(lián)數 AsBp 如3S2p表示 六塊電池單體以3串2并的方式相接(3組 兩節并聯(lián)電池 串聯(lián))
電壓 電源電動(dòng)勢
電量x mah 如 (2300mAh) 表示用2300mA 的電流 放電 可放電 1h(相應的4600mA 放電 則放電 0.5h)
放電倍率:n C(如15C)指用多少1/N倍的最小時(shí)間可以放完電,如 2300mah 的電池 15c 即為 1/15 小時(shí)
即4分鐘 可放完電 最大電流為 n*2300/1000=15*2300/10000=34.5A
充電倍率:n C (如1C)指用多少1/N倍的最小時(shí)間可以充完電,如 2300mah 的電池 1c 即為 1小時(shí)
即60分鐘 可充完電 最大電流為 2.3A 一般 鋰錳電池 此值為1C 鐵鋰電池則率高
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在使用鋰電池中應注意的是,電池放置一段時(shí)間后則進(jìn)入休眠狀態(tài),此時(shí)容量低于正常值,使用時(shí)間亦隨之縮短。但鋰電池很容易 激活,只要經(jīng)過(guò)3—5次正常的充放電循環(huán)就可 激活 電池,恢復正常容量。由于鋰電池本身的特性,決定了它幾乎沒(méi)有記憶效應 。因此用戶(hù)手機中的新鋰電池在激活過(guò)程中,是不需要特別的方法和設備的。不僅理論上是如此,從我自己的實(shí)踐來(lái)看,從一開(kāi)始就采用標準方法充電這種“自然激活”方式是最好的。
對于鋰電池的“激活”問(wèn)題,眾多的說(shuō)法是:充電時(shí)間一定要超過(guò)12小時(shí),反復做三次,以便 激活 電池。這種“前三次充電要充12小時(shí)以上”的說(shuō)法,明顯是從鎳電池(如鎳鎘和鎳氫)延續下來(lái)的說(shuō)法。所以這種說(shuō)法,可以說(shuō)一開(kāi)始就是誤傳。鋰電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區別,而且可以非常明確的告訴大家,我所查閱過(guò)的所有嚴肅的正式技術(shù)資料都強調過(guò)充和過(guò)放電會(huì )對鋰電池、特別是液體鋰離子電池造成巨大的傷害。因而充電最好按照標準時(shí)間和標準方法充電,特別是不要進(jìn)行超過(guò)12個(gè)小時(shí)的超長(cháng)充電。通常,手機說(shuō)明書(shū)上介紹的充電方法,就是適合該手機的標準充電方法。
此外,鋰電池的手機或充電器在電池充滿(mǎn)后都會(huì )自動(dòng)停充,并不存在鎳電充電器所謂的持續10幾小時(shí)的“涓流”充電。也就是說(shuō),如果你的鋰電池在充滿(mǎn)后,放在充電器上也是白充。而我們誰(shuí)都無(wú)法保證電池的充放電保護電路的特性永不變化和質(zhì)量的萬(wàn)無(wú)一失,所以你的電池將長(cháng)期處在危險的邊緣徘徊。這也是我們反對長(cháng)充電的另一個(gè)理由。
此外在對某些手機上,充電超過(guò)一定的時(shí)間后,如果不去取下充電器,這時(shí)系統不僅不停止充電,還將開(kāi)始放電-充電循環(huán)。也許這種做法的廠(chǎng)商自有其目的,但顯然對電池和手機/充電器的壽命而言是不利的。同時(shí),長(cháng)充電需要很長(cháng)的時(shí)間,往往需要在夜間進(jìn)行,而以我國電網(wǎng)的情況看,許多地方夜間的電壓都比較高,而且波動(dòng)較大。前面已經(jīng)說(shuō)過(guò),鋰電池是很嬌貴的,它比鎳電在充放電方面耐波動(dòng)的能力差得多,于是這又帶來(lái)附加的危險。
此外,不可忽視的另外一個(gè)方面就是鋰電池同樣也不適合過(guò)放電,過(guò)放電對鋰電池同樣也很不利。這就引出下面的問(wèn)題。
傳統電池指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復合容器的部分空間。隨著(zhù)科技的進(jìn)步,電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置。如太陽(yáng)能電池。 [編輯本段]電池簡(jiǎn)介 電池的性能參數主要有電動(dòng)勢、容量、比能量和電阻。電動(dòng)勢等于單位正電荷由負極通過(guò)電池內部移到正極時(shí),電池非靜電力(化學(xué)力)所做的功。電動(dòng)勢取決于電極材料的化學(xué)性質(zhì),與電池的大小無(wú)關(guān)。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量,通常用安培小時(shí)作單位。在電池反應中,1千克反應物質(zhì)所產(chǎn)生的電能稱(chēng)為電池的理論比能量。電池的實(shí)際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物并不全按電池反應進(jìn)行,同時(shí)電池內阻也要引起電動(dòng)勢降,因此常把比能量高的電池稱(chēng)做高能電池。電池的面積越大,其內阻越小。
電池的能量?jì)Υ嬗邢蓿姵厮茌敵龅目傠姾闪拷凶鏊娜萘浚ǔS冒才嘈r(shí)作單位,它也是電池的一個(gè)性能參數。電池的容量與電極物質(zhì)的數量有關(guān),即與電極的體積有關(guān)。
實(shí)用的化學(xué)電池可以分成兩個(gè)基本類(lèi)型:原電池與蓄電池[1]。原電池制成后即可以產(chǎn)生電流,但在放電完畢即被廢棄。蓄電池又稱(chēng)為二次電池,使用前須先進(jìn)行充電,充電后可放電使用,放電完畢后還可以充電再用。蓄電池充電時(shí),電能轉換成化學(xué)能;放電時(shí),化學(xué)能轉換成電能的。
鋰離子電池的基本知識 便攜式電子產(chǎn)品以電池作為電源。
隨著(zhù)便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展,各種電池的用量大增,并且開(kāi)發(fā)出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能堿性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外,還有近年來(lái)開(kāi)發(fā)的鋰電池。
這里主要介紹有關(guān)鋰電池的基本知識。這包括它的特性、主要參數、型號的意義、應用范圍及使用注意事項等。
鋰是一種金屬元素,其化學(xué)符號為L(cháng)i(其英文名為lithium),是一種銀白色、十分柔軟、化學(xué)性能活潑的金屬,在金屬中是最輕的。它除了應用于原子能工業(yè)外,可制造特種合金、特種玻璃(電視機上用的熒光屏玻璃)及鋰電池。
在鋰電池中它用作電池的陽(yáng)極。 鋰電池也分成兩大類(lèi):不可充電的及可充電的兩類(lèi)。
不可充電的電池稱(chēng)為一次性電池,它只能將化學(xué)能一次性地轉化為電能,不能將電能還原回化學(xué)能(或者還原性能極差)。而可充電的電池稱(chēng)為二次性電池(也稱(chēng)為蓄電池)。
它能將電能轉變成化學(xué)能儲存起來(lái),在使用時(shí),再將化學(xué)能轉換成電能,它是可逆的,如電能化學(xué)能鋰電池的主要特點(diǎn)。 鋰電池的最大特點(diǎn)是比能量高。
什么是比能量呢?比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來(lái)表示。
Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時(shí);kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。這里舉一個(gè)例來(lái)說(shuō)明:5號鎳鎘電池的額定電壓為1.2V,其容量為800mAh,則其能量為0.96Wh(1。
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