一文解析锂电池工作原理及应用文章_一文解析锂电池工作原理及应用

锂电池简介锂电池是爱迪生早期发明的一种电池,以锂金属或锂合金为负极材料,非水电解质溶液。其工作原理是LiMnO2=LiMn2的氧化还原反应。金属锂因为化学性质活泼,长期以来没有得到广泛应用,但现在随着科技的飞速发展,锂电池逐渐成为主流。

锂电池发展阶段:20世纪70年代,埃克森公司的M.S.Whittingham以硫化钛为正极材料,金属锂为负极材料,制成了第一个锂电池。

2、11980,J. Goodenough发现钴酸锂可以用作锂离子电池的正极材料。

3、1982伊利诺伊理工学院的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,并且这个过程是快速的、可逆的。与此同时,金属锂制成的锂电池的安全隐患备受关注,于是人们试图利用锂离子嵌入石墨的特性来制作充电电池。贝尔实验室成功试制出第一个可用的锂离子石墨电极。

4、1983 M.Thackeray,J.Goodenough等人发现锰尖晶石是一种优异的正极材料,价格低廉,稳定性好,具有优异的导电性和锂导电性。其分解温度高,氧化程度远低于钴酸锂。即使出现短路和过充,也能避免燃烧和爆炸的危险。

在1989年,A.Manthiram和J.Goodenough发现通过使用聚合阴离子的正电极可以产生更高的电压。

6、 1991年,索尼发布了第一款商用锂离子电池。随后,锂离子电池彻底改变了消费电子产品的面貌。

7、 1996年,Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如LiFePO4,优于传统的正极材料,因此成为主流的正极材料。

锂电池分类1、按锂电池外观分类:方形锂电池(如常用的手机电芯)和圆柱形锂电池(如18650);

2、按锂电池包装材料分:铝包锂电池、钢包锂电池、软包电池;

3、按锂电池的正负极材料(添加剂)分:LiCoO2电池或LiMn2O4电池、磷酸铁锂电池和一次性锂锰电池;另一种方法:锂离子LIB,聚合物PLB

4、不同的性能用途:

一次性锂电池-锂锰电池-纽扣3伏电池

高容量(高平台)锂电池-用于手机数码产品

高倍率锂电池;-用于电动汽车、电动工具和飞机模型。

高温锂电池;-矿灯,室内照明,机器内置备用电源;

低温锂电池;-室外环境,北(冬)南极;

5、锂电池也分为不可充电和可充电两大类。

锂电池的结构锂电池的结构主要有五大块:正极、负极、电解液、隔膜、外壳和电极引线。

目前常用的锂电池材料有钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂。应用最广泛的材料是锂钴氧化物,循环性能好,制造方便,但缺点是钴化合物比较贵。由于其不稳定的性质和难以制造,掺镍的钴酸锂是常用的,也称为钴酸镍锂。锰酸锂也是一种非常好的材料。由于高温下衰减快等诸多原因,目前锰酸锂的应用仍处于实验室阶段。

锂电池的结构主要分为卷绕式和层叠式两大类。液态锂电池采用卷绕式结构,而锂聚合物两者兼有。卷绕式将正极膜片、膜片、负极膜片依次放入,卷绕成圆柱形或扁圆柱形,主要以三洋、东芝、索尼、ATL为代表。在堆叠型中,正极、隔板、负极、隔板和正极堆叠成多层。所有的正极焊接在一起提取,和

在电场的驱动下,锂离子从正极晶格中脱出,穿过电解质,嵌入负极晶格中。

充电开始时,应先检测待充电电池的电压。如果电压低于3V,应先预充电。充电电流为设定电流的1/10,一般为0.05C左右,电压升至3V后,进入标准充电过程。标准充电流程是:设定电流恒流充电。当电池电压上升到4.20 V时,改为恒压充电,充电电压保持在4.20V.此时充电电流逐渐下降,当电流下降到设定充电电流的1/10时,充电结束。

锂电池的充电电流一般设定在0.2C之间。电流越大,充电越快,电池发热越大。而且电流太大充电容量也不是满的,因为电池内部的电化学反应需要时间。就像倒啤酒一样,倒的太快会产生气泡,反而会不满。

术语解释:充放电电流一般称为C,C是电池容量对应的数值。电池容量一般用Ah和mAh来表示。比如M8的电池容量是1200mAh,对应的C是1200mA。0.2C等于240毫安。

以下是锂电池的典型充电曲线:

2、卸料时

过程正好相反。锂离子回到正极,电子从外电路通过电器到达正极,与锂离子重新结合。

从典型放电曲线可以看出,放电电流越大,放电容量越小,电压下降越快。

锂电池的应用一、交通电源领域主要包括

1、电动自行车

2、电动摩托车

3、电动汽车(混合动力和纯动力)

4、电动公交车/公交车(纯电动和混合动力)

5、电动特种车辆(电动高尔夫车、电动旅游观光车、电动工程车、电动扫地机、电动叉车、警用巡逻车、电动平衡车等。)

二、电能存储电源领域主要包括:

1、大型太阳能/风能电能储存系统

2、电网调峰电源

3、电力专用不间断电源系统

4、集成电源系统

5、光伏离网与并网储能电站系统

三、移动通信电源领域主要包括:

1、宏基站集成锂电池电源

2、室外集成基站锂电池电源

3、边缘网络基站锂电池供电

4、非物理站点锂电池待机

5、FTTX各种锂电池供电。

6、通信机房336V高压直流数据中心电源

可再生能源(锂铁电池光伏.)基站电源

8、IDC大楼内的IDC铁锂电池储能电站

四、新型储能电源

1、太阳能路灯、草坪灯、矿灯、应急灯、庭院灯、杆灯。

2、起动电源(汽车、摩托车、铁路内燃机车、电力机车、公共汽车等起动用电源。)

3、电动工具(电钻、磨床、电动螺母等。)

4、电动玩具

5、电动割草机、电动捕鱼器等。

6、电动模型和飞机模型

7、电动机器人

五、航天军用电源

大型船舶(航线、军舰、大型邮轮、货轮等)供电。)

航空飞机电源(大型客机、商用飞机、直升机、战斗机等飞行设备电源)

航天器电源系统(航天飞机、卫星、火箭、导弹等。)

军用装甲、民用大型挖掘设备(坦克、装甲车、军用大型装甲车、民用大型挖掘设备、大型起重机等)的电源。)