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锂离子电池原理

 

锂离子电池的正极活性材料是钴酸锂(LiCoO2--氧化钴锂),负极活性材料是碳材。电池通过正极的锂离子在负极的键入与迁出实现电池的充放电过程。锂离子电池有各种形状(圆柱形、长方形等)以适合不同产品的需要,其容量一般有几百毫安时到几安时。另外,可以将几个锂离子电池串联在一起,并与电池保护器封装在一起组成电池组。优点
1. 单体电压高:3.6~3.8V,充满电时的电压(终止充电电压)一般为4.2V,终止放电电压不低于2.5V。
2. 比能量大:100~135Wh/kg,是镍氢的1.5倍,镍镉2倍。
3. 循环寿命长:一般500次,甚至1000次。
4. 安全,无公害,无记忆,无污染。
5. 自放电低:室温下满电存储1个月的自放电率约10%左右(镍镉25~30%,镍氢30~35%)。
6. 温度范围广:-20~+60℃
缺点
1. 成本高:LiCoO2价格高(几十万元/吨)。
2. 不能大电流放电,内阻相对较大,一般在0.5C以下放电。例如,一种容量为3Ah的锂离子电池,在0.75A(0.25C)电流放电时,工作时间为4小时;若以2A(0.67C)电流放电时,工作时间为1.25小时(相当于2.5Ah了);若以3A(1C)电流放电,工作时间仅为为0.6小时(相当于1.8Ah了)。
3. 需要保护电路控制。如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.5V后还继续使用,则称为过放电(或过放),对电池有损害。 放电曲线 充电 锂离子电池充电的需求有:(1)过充保护——终止充电电压精度在额定值的1%之内(过压充电可能对锂离子电池造成永久性损坏)。(2)锂离子电池的充电率(充电电流)应根据电池生产厂的建议选用。虽然某些电池充电率可达2C(C为电池的容量),但常用的充电率为(0.5~1.0)C。(3)如果充电电流过大会产生温度过高,不仅会损坏电池并可能引起爆炸。因此在大电流充电时,需要对电池进行温度检测,并且在超过设定充电温度时能停止充电以保证安全。(4)充电器电路中有设定的限流电阻,保证充电电流不超过设定的限制电流。完善的充电器可对过放的电池进行挽救修复,即在充电前进行预处理。充电前检测电池的电压:若电池电压大于2.5V,则按正常方式充电;若电池电压低于2.5V,则用小电流(约1/10C的电流)充电,充到2.5V后再按正常方式充电。这种预充电的方式称为预处理。
目前的充电器常采用三段充电法,即预处理、恒流充电(快充)、恒压充电(充满)。开始以设定的恒流充电,电池电压以较高的斜率增长,在充电过程中斜率逐步降低,充到接近4.2V时,恒流充电阶段结束。接着以4.2V恒压充电,在恒压阶段充电时,电压几乎不变(或稍有增加),充电电流不断下降。当充电电流下降到1/10C时,表示电池已充满,终止充电。有的充电器在充电电流降到某一值时,启动定时器,经一段定时后,结束充电。

 
点击次数:960 发布时间:2014-07-04

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