鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機(jī)和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池,通常人們俗稱其為鋰電池,而真正的鋰電池由于危險(xiǎn)性大,很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池一般以石墨類碳材料為負(fù)極。
鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發(fā)展而來(lái)。所以在介紹Li-ion之前,先介紹鋰電池。舉例來(lái)講,以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯,負(fù)極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓不需充電。這種電池也可以充電,但循環(huán)性能不好,在充放電循環(huán)過(guò)程中容易形成鋰結(jié)晶,造成電池內(nèi)部短路,所以一般情況下這種電池是禁止充電的。
炭材料鋰電池
后來(lái),日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極的鋰電池,在充放電過(guò)程中,沒(méi)有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。
搖椅式電池
我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。在Li-ion的充放電過(guò)程中,鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。Li-ion Batteries就像一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象運(yùn)動(dòng)員一樣在搖椅來(lái)回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫搖椅式電池。
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他認(rèn)為,研究成長(zhǎng)性行業(yè)*喜歡用一個(gè)指標(biāo),就是滲透率。當(dāng)前,全球2016年全球汽車銷量8800萬(wàn)輛,其中新能源汽車銷量79萬(wàn)輛,滲透率不足1%。如果滲透率從1%提高到10%的話,將帶來(lái)多么驚人的銷量增長(zhǎng)。在電動(dòng)車上下游環(huán)節(jié)中,呂越超*為看好上游資源。在他看來(lái),2019年甚至到2020年之后電動(dòng)車主要原料鋰供需的缺口可能會(huì)比現(xiàn)在還大。他的理由是擺在新進(jìn)入者面前的是較高的時(shí)間門檻:鋰離子從成型的礦進(jìn)入終端車中電池,周期是一年。
主要種類
根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料的不同,鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池(Liquified Lithium-Ion Battery,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IB)和聚合物鋰離子電池(Polymer Lithium-Ion Battery,簡(jiǎn)稱為PLB)。
鋰離子電池(Li--ion)
可充電鋰離子電池是目前手機(jī)、筆記本電腦等現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛的電池,但它較為”嬌氣”,在使用中不可過(guò)充、過(guò)放(會(huì)損壞電池或使之報(bào)廢)。因此,在電池上有保護(hù)元器件或保護(hù)電路以防止昂貴的電池?fù)p壞。鋰離子電池充電要求很高,要保證終止電壓精度在±1%之內(nèi),各大半導(dǎo)體器件廠已開(kāi)發(fā)出多種鋰離子電池充電的IC,以保證安全、可靠、快速地充電。
手機(jī)基本上都是使用鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對(duì)延長(zhǎng)電池壽命是十分重要的。它根據(jù)不同的電子產(chǎn)品的要求可以做成扁平長(zhǎng)方形、圓柱形、長(zhǎng)方形及扣式,并且有由幾個(gè)電池串聯(lián)并聯(lián)在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓,因?yàn)椴牧系淖兓?,一般?.7V,磷酸鐵鋰(以下稱磷鐵)正極的則為3.2V。充滿電時(shí)的終止充電電壓一般是4.2V,磷鐵3.65V。鋰離子電池的終止放電電壓為2.75V~3.0V(電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓,各參數(shù)略有不同,一般為3.0V,磷鐵為2.5V)。低于2.5V(磷鐵2.0V)繼續(xù)放電稱為過(guò)放,過(guò)放對(duì)電池會(huì)有損害。
鈷酸鋰類型材料為正極的鋰離子電池不適合用作大電流放電,過(guò)大電流放電時(shí)會(huì)降低放電時(shí)間(內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量),并可能發(fā)生危險(xiǎn);但磷酸鐵鋰正極材料鋰電池,可以以20C甚至更大(C是電池的容量,如C=800mAh,1C充電率即充電電流為800mA)的大電流進(jìn)行充放電,特別適合電動(dòng)車使用。因此電池生產(chǎn)工廠給出大放電電流,在使用中應(yīng)小于大放電電流。鋰離子電池對(duì)溫度有一定要求,工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍,過(guò)壓充電會(huì)造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議,并要求有限流電路以免發(fā)生過(guò)流(過(guò)熱)。一般常用的充電倍率為0.25C~1C。在大電流充電時(shí)往往要檢測(cè)電池溫度,以防止過(guò)熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。
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鋰離子電池充電分為兩個(gè)階段:先恒流充電,到接近終止電壓時(shí)改為恒壓充電。例一種800mAh容量的電池,其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA(充電率為1C)恒流充電,開(kāi)始時(shí)電池電壓以較大的斜率升壓,當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí),改成4.2V恒壓充電,電流漸降,電壓變化不大,到充電電流降為1/10-50C(各廠設(shè)定值不一,不影響使用)時(shí),認(rèn)為接近充滿,可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動(dòng)定時(shí)器,過(guò)一定時(shí)間后結(jié)束充電)。
工作效率
鋰離子電池能量密度大,平均輸出電壓高。自放電小,好的電池,每月在2%以下(可恢復(fù))。沒(méi)有記憶效應(yīng)。工作溫度范圍寬為-20℃~60℃。循環(huán)性能優(yōu)越、可快速充放電、充電效率高達(dá)100%,而且輸出功率大。使用壽命長(zhǎng)。不含有毒有害物質(zhì),被稱為綠色電池。
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