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(jié)構(gòu)的碳.常見的正極材料主要成分為 LiCoO2 ,充電時,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(jié)構(gòu)的碳中.放電時,鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出,重新和正極的化合物結(jié)合.鋰離子的移動產(chǎn)生了電流.
化學(xué)反應(yīng)原理雖然很簡單,然而在實際的工業(yè)生產(chǎn)中,需要考慮的實際問題要多得多:正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性,負極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級去設(shè)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(wěn)定,還需要具有良好導(dǎo)電性,減小電池內(nèi)阻.
雖然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應(yīng),記憶效應(yīng)的原理是結(jié)晶化,在鋰電池中幾乎不會產(chǎn)生這種反應(yīng).但是,鋰離子電池在多次充放后容量仍然會下降,其原因是復(fù)雜而多樣的.主要是正負極材料本身的變化,從分子層面來看,正負極上容納鋰離子的空穴結(jié)構(gòu)會逐漸塌陷、堵塞;從化學(xué)角度來看,是正負極材料活性鈍化,出現(xiàn)副反應(yīng)生成穩(wěn)定的其他化合物.物理上還會出現(xiàn)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程中移動的鋰離子數(shù)目.
過度充電和過度放電,將對鋰離子電池的正負極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過度放電將導(dǎo)致負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,過度充電將把太多的鋰離子硬塞進負極碳結(jié)構(gòu)里去,而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來.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(nèi)部其他化學(xué)反應(yīng)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(shè)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(fù)合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性,電池內(nèi)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際容量嗎?專家明確地告訴我,這是沒有意義的.他們甚至說,所謂使用前三次全充放的“激活”也同樣沒有什么必要.然而為什么很多人深充放以后 Battery Information 里標(biāo)示容量會發(fā)生改變呢 ? 后面將會提到.
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(shù)等數(shù)值.這些數(shù)值在使用中會逐漸變化.我個人認(rèn)為,使用說明中的“使用一個月左右應(yīng)該全充放一次”的做法主要的作用應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹?,使得電池的充電控制和?biāo)稱容量吻合電池的實際情況.
充電控制芯片主要控制電池的充電過程.鋰離子電池的充電過程分為兩個階段,恒流快充階段(電池指示燈呈黃色時)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(biāo)準(zhǔn)電壓,隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會過充,電流則隨著電池電量的上升逐步減弱到 0 ,而最終完成充電.
電量統(tǒng)計芯片通過記錄放電曲線(電壓,電流,時間)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,放電曲線是會改變的,如果芯片一直沒有機會再次讀出完整的一個放電曲線,其計算出來的電量也就是不準(zhǔn)確的.所以我們需要深充放來校準(zhǔn)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(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生,使用以下反應(yīng):Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應(yīng)用?,F(xiàn)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(yīng)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(shù) 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(jié)并聯(lián)電池 串聯(lián))
電壓 電源電動勢
電量x mah 如 (2300mAh) 表示用2300mA 的電流 放電 可放電 1h(相應(yīng)的4600mA 放電 則放電 0.5h)
放電倍率:n C(如15C)指用多少1/N倍的最小時間可以放完電,如 2300mah 的電池 15c 即為 1/15 小時
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倍的最小時間可以充完電,如 2300mah 的電池 1c 即為 1小時
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(yīng)注意的是,電池放置一段時間后則進入休眠狀態(tài),此時容量低于正常值,使用時間亦隨之縮短。但鋰電池很容易 激活,只要經(jīng)過3—5次正常的充放電循環(huán)就可 激活 電池,恢復(fù)正常容量。由于鋰電池本身的特性,決定了它幾乎沒有記憶效應(yīng) 。因此用戶手機中的新鋰電池在激活過程中,是不需要特別的方法和設(shè)備的。不僅理論上是如此,從我自己的實踐來看,從一開始就采用標(biāo)準(zhǔn)方法充電這種“自然激活”方式是最好的。
對于鋰電池的“激活”問題,眾多的說法是:充電時間一定要超過12小時,反復(fù)做三次,以便 激活 電池。這種“前三次充電要充12小時以上”的說法,明顯是從鎳電池(如鎳鎘和鎳氫)延續(xù)下來的說法。所以這種說法,可以說一開始就是誤傳。鋰電池和鎳電池的充放電特性有非常大的區(qū)別,而且可以非常明確的告訴大家,我所查閱過的所有嚴(yán)肅的正式技術(shù)資料都強調(diào)過充和過放電會對鋰電池、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(biāo)準(zhǔn)時間和標(biāo)準(zhǔn)方法充電,特別是不要進行超過12個小時的超長充電。通常,手機說明書上介紹的充電方法,就是適合該手機的標(biāo)準(zhǔn)充電方法。
此外,鋰電池的手機或充電器在電池充滿后都會自動停充,并不存在鎳電充電器所謂的持續(xù)10幾小時的“涓流”充電。也就是說,如果你的鋰電池在充滿后,放在充電器上也是白充。而我們誰都無法保證電池的充放電保護電路的特性永不變化和質(zhì)量的萬無一失,所以你的電池將長期處在危險的邊緣徘徊。這也是我們反對長充電的另一個理由。
此外在對某些手機上,充電超過一定的時間后,如果不去取下充電器,這時系統(tǒng)不僅不停止充電,還將開始放電-充電循環(huán)。也許這種做法的廠商自有其目的,但顯然對電池和手機/充電器的壽命而言是不利的。同時,長充電需要很長的時間,往往需要在夜間進行,而以我國電網(wǎng)的情況看,許多地方夜間的電壓都比較高,而且波動較大。前面已經(jīng)說過,鋰電池是很嬌貴的,它比鎳電在充放電方面耐波動的能力差得多,于是這又帶來附加的危險。
此外,不可忽視的另外一個方面就是鋰電池同樣也不適合過放電,過放電對鋰電池同樣也很不利。這就引出下面的問題。
傳統(tǒng)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(fù)合容器的部分空間。隨著科技的進步,電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置。如太陽能電池。 [編輯本段]電池簡介 電池的性能參數(shù)主要有電動勢、容量、比能量和電阻。電動勢等于單位正電荷由負極通過電池內(nèi)部移到正極時,電池非靜電力(化學(xué)力)所做的功。電動勢取決于電極材料的化學(xué)性質(zhì),與電池的大小無關(guān)。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量,通常用安培小時作單位。在電池反應(yīng)中,1千克反應(yīng)物質(zhì)所產(chǎn)生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應(yīng)物并不全按電池反應(yīng)進行,同時電池內(nèi)阻也要引起電動勢降,因此常把比能量高的電池稱做高能電池。電池的面積越大,其內(nèi)阻越小。
電池的能量儲存有限,電池所能輸出的總電荷量叫做它的容量,通常用安培小時作單位,它也是電池的一個性能參數(shù)。電池的容量與電極物質(zhì)的數(shù)量有關(guān),即與電極的體積有關(guān)。
實用的化學(xué)電池可以分成兩個基本類型: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。蓄電池又稱為二次電池,使用前須先進行充電,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,電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能;放電時,化學(xué)能轉(zhuǎn)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。
隨著便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展,各種電池的用量大增,并且開發(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,還有近年來開發(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(shù)、型號的意義、應(yīng)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Li(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(yīng)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極。 鋰電池也分成兩大類:不可充電的及可充電的兩類。
不可充電的電池稱為一次性電池,它只能將化學(xué)能一次性地轉(zhuǎn)化為電能,不能將電能還原回化學(xué)能(或者還原性能極差)。而可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。
它能將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存起來,在使用時,再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能,它是可逆的,如電能化學(xué)能鋰電池的主要特點。 鋰電池的最大特點是比能量高。
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來表示。
Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時;kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。這里舉一個例來說明: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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