Pengenalan kepada pengetahuan asas sel bateri lithium

1, komposisi sel bateri lithium

1. Bahan elektrod positif: Sebatian litium seperti lithium kobalt oksida (LICOO ₂), lithium mangan oksida (limn ₂ o ₄), litium besi fosfat (lifepo ₄), dan bahan ternary (linixcoymnzo ₂) biasa digunakan. Bahan elektrod positif yang berbeza mempunyai ciri -ciri prestasi yang berbeza. Sebagai contoh, litium kobalt oksida mempunyai ketumpatan tenaga yang tinggi tetapi keselamatan yang agak rendah, manakala fosfat besi lithium mempunyai keselamatan yang tinggi dan jangka hayat yang panjang tetapi ketumpatan tenaga yang agak rendah.

2. Bahan elektrod negatif: Secara amnya diperbuat daripada bahan karbon seperti grafit, fungsinya adalah untuk menyimpan ion lithium semasa mengecas dan melepaskan ion lithium semasa pelepasan. Bahan elektrod negatif juga termasuk mikrosfera karbon fasa pertengahan, litium titanate, dll.

3. Diafragma: Filem polimer berliang yang berfungsi untuk mengasingkan elektrod positif dan negatif, mencegah litar pintas, dan membolehkan ion litium melewati. Bahan diafragma biasanya membran berliang poliolefin.

4. Elektrolit: terutamanya terdiri daripada garam litium (seperti Lithium hexafluorophosphate LIPF ₆) dan pelarut organik, yang bertanggungjawab untuk menjalankan ion litium antara elektrod positif dan negatif. Elektrolit boleh menjadi cecair atau gel.

5. Shell: Cangkang bateri boleh diperbuat daripada keluli, aluminium, besi bersalut nikel, atau filem plastik aluminium. Shell juga termasuk topi untuk bateri, yang berfungsi sebagai saluran untuk elektrod positif dan negatif.

 

2, Prinsip kerja sel bateri lithium

Semasa pengisian, ion lithium dilepaskan dari bahan elektrod positif, melalui elektrolit melalui pemisah, dan tertanam ke dalam bahan elektrod negatif; Semasa pelepasan, ion litium dilepaskan dari bahan elektrod negatif, melalui elektrolit melalui pemisah, dan kembali ke bahan elektrod positif, menghasilkan arus dalam proses ini.

 

3, Klasifikasi sel bateri lithium

 

1. Diklasifikasikan oleh penampilan: bateri lithium persegi, bateri lithium silinder, bateri lithium pek lembut;

2. Diklasifikasikan oleh bahan penyumberan luar: bateri lithium shell aluminium, bateri lithium shell keluli, dan bateri pek lembut;

3. Diklasifikasikan oleh bahan elektrod positif: lithium kobalt oksida (LICOO2), lithium mangan oksida (Limn2O4), ternary lithium (linixcoymnzo2), lithium besi fosfat (LIFEPO4);

4. Diklasifikasikan oleh keadaan elektrolit: bateri lithium-ion (LIB) dan bateri polimer (PLB);

5. Diklasifikasikan dengan tujuan: bateri biasa dan bateri kuasa.

6. Diklasifikasikan oleh Ciri-ciri Prestasi: Bateri berkapasiti tinggi, bateri kadar tinggi, bateri suhu tinggi, bateri suhu rendah, dll

 

4, Ciri -ciri sel bateri lithium

1. Ketumpatan Tenaga Tinggi: Sel -sel bateri lithium boleh menyimpan lebih banyak tenaga, yang membolehkan bateri litium mempunyai output tenaga yang lebih tinggi daripada jenis bateri lain pada jumlah atau berat yang sama.

2. Hayat kitaran panjang: Selepas beberapa kitaran caj dan pelepasan, ia masih dapat mengekalkan prestasi yang baik, secara amnya mencapai beratus -ratus atau bahkan beribu -ribu kitaran.

3. Kadar pelepasan diri yang rendah: Apabila tidak digunakan, kelajuan pelepasan diri adalah perlahan dan dapat mengekalkan kuasa untuk masa yang lama.

4. Perlindungan Alam Sekitar: Ia tidak mengandungi logam berat seperti merkuri dan kadmium, dan agak mesra alam.

 

5, Penjelasan Terma Biasa

1. Kapasiti

Merujuk kepada jumlah elektrik yang boleh diperolehi dari litium dalam bateri di bawah keadaan pelepasan tertentu. Formula untuk kapasiti bateri adalah q=i * t, diukur dalam coulombs. Unit kapasiti bateri ditentukan sebagai AH (jam ampere) atau Mah (jam milliampere), yang bermaksud bahawa bateri 1AH boleh dilepaskan selama 1 jam dengan arus 1A apabila dicas sepenuhnya.

Sebelum ini, bateri telefon lama Nokia (seperti BL -5 c) biasanya 500mAh. Pada masa kini, bateri telefon pintar adalah 800-1900 mAh, basikal elektrik biasanya 10-20 ah, dan kereta elektrik biasanya 20-200 ah.

2. Kadar caj/kadar pelepasan

Ia mewakili jumlah arus yang digunakan untuk mengecas dan menunaikan, biasanya dikira sebagai pelbagai kapasiti nominal bateri, yang biasanya dirujuk sebagai beberapa darjah Celsius. Untuk bateri dengan kapasiti 15 0 0mAh, 1C ditentukan sebagai 1500mAh. Sekiranya dilepaskan pada 2C, ia dilepaskan dengan arus 3000mA, dan dikenakan dan dilepaskan pada 0.1C, ia dikenakan dan dilepaskan dengan arus 150mA.

3. Voltan (OCV: Voltan Litar Terbuka)

Voltan bateri umumnya merujuk kepada voltan nominal (juga dikenali sebagai voltan yang diberi nilai) bateri litium. Voltan nominal bateri lithium biasa biasanya 3.7V, dan kami juga merujuk kepada dataran voltannya sebagai 3.7V.

Apabila bateri mempunyai kapasiti 20 ~ 80%, voltan tertumpu pada sekitar 3.7V (3.6 ~ 3.9V), dan jika kapasiti terlalu tinggi atau terlalu rendah, voltan berubah dengan sangat.

4. Tenaga/Kuasa

Tenaga (e) bahawa bateri boleh dilepaskan apabila dilepaskan ke standard tertentu diukur dalam Wh (jam watt) atau kWh (jam kilowatt), dengan 1kwh =1 kWh.

E=u*i*t, ia juga sama dengan mengalikan voltan bateri dengan kapasiti bateri

Formula untuk kuasa adalah, p=u*i=e/t, menunjukkan jumlah tenaga yang boleh dikeluarkan setiap masa unit. Unit ini adalah W (Watts) atau KW (Kilowatts). Bateri dengan kapasiti 1500mAh biasanya mempunyai voltan nominal 3.7V, sepadan dengan tenaga 5.55Wh.

5. Rintangan

Oleh kerana fakta bahawa pengisian dan pelepasan tidak boleh bersamaan dengan sumber kuasa yang ideal, terdapat rintangan dalaman tertentu. Rintangan dalaman menggunakan tenaga, tentu saja, semakin kecil rintangan dalaman, lebih baik.

Unit rintangan dalaman bateri adalah milliohms (m Ω).

Rintangan dalaman bateri biasa terdiri daripada rintangan ohmic dan rintangan polarisasi, dan magnitud rintangan dalaman dipengaruhi oleh bahan, proses pembuatan, dan struktur bateri.

6. Kehidupan kitaran

Mengecas dan menunaikan bateri sekali dipanggil kitaran, dan kehidupan kitaran adalah penunjuk penting untuk mengukur prestasi hayat bateri.

Standard IEC menetapkan bahawa bateri litium telefon bimbit harus dilepaskan dari {0}}. 2c hingga 3.0V dan dikenakan dari 1C hingga 4.2V. Selepas 500 kitaran, kapasiti bateri perlu dikekalkan pada 60% atau lebih kapasiti awal. Maksudnya, kehidupan kitaran bateri lithium adalah 500 kali.

Menurut Standard Kebangsaan, selepas hayat kitaran sebanyak 300 kali, kapasiti harus dikekalkan pada 70% dari kapasiti awal. Sekiranya kapasiti bateri kurang daripada 60% daripada kapasiti awal, ia biasanya dianggap dibuang.

7. Kedalaman Pelepasan (DOD)

Ditakrifkan sebagai peratusan kapasiti yang dikeluarkan oleh bateri kepada kapasiti yang dinilai.

Lebih mendalam kedalaman pelepasan bateri lithium, semakin pendek hayat bateri.

8. Potong voltan

Voltan penamatan dibahagikan kepada voltan penamatan pengisian dan menunaikan voltan penamatan, yang bermaksud voltan di mana bateri tidak dapat terus mengenakan atau melepaskan. Meneruskan untuk mengenakan bayaran atau pelepasan pada voltan penamatan mempunyai kesan yang signifikan terhadap jangka hayat bateri.

Voltan penamatan pengisian bateri litium umumnya 4.2V, dan voltan penamatan penstabilan adalah 3. 0 v.

Pengisian yang mendalam atau pelepasan bateri litium di luar voltan penamatan adalah dilarang sama sekali.

9. Kadar pelepasan diri

Kadar di mana kapasiti bateri berkurangan semasa penyimpanan, dinyatakan sebagai peratusan penurunan kapasiti per unit masa.

Kadar pelepasan diri bateri lithium tipikal adalah 2% hingga 9% sebulan.

10. SOC (Negeri Caj)

Merujuk kepada peratusan kuasa bateri yang tinggal kepada jumlah kuasa yang boleh dilepaskan, dari 0 hingga 100%. Mencerminkan tahap bateri yang tinggal.

 

6, menamakan konvensyen untuk bateri

Pengilang yang berbeza mempunyai konvensyen penamaan yang berbeza, tetapi bateri sejagat semuanya mengikuti standard bersatu, dan saiz bateri boleh ditentukan oleh namanya.

Menurut IEC 61960, peraturan untuk bateri silinder dan persegi adalah seperti berikut:

1. Bateri silinder

3 huruf diikuti oleh 5 nombor.

Tiga huruf, huruf pertama mewakili bahan elektrod negatif, saya mewakili kehadiran ion lithium terbina dalam, dan L mewakili elektrod aloi logam atau litium litium; Surat kedua mewakili bahan elektrod positif, C mewakili kobalt, n mewakili nikel, m mewakili mangan, dan V mewakili vanadium; Surat ketiga, R, mewakili bentuk silinder.

5 digit, 2 digit pertama mewakili diameter dan 3 digit terakhir mewakili ketinggian, semuanya dalam milimeter.

2. Bateri persegi

3 huruf diikuti oleh 6 nombor.

Tiga huruf, huruf pertama mewakili bahan elektrod negatif, saya mewakili kehadiran ion lithium terbina dalam, dan L mewakili elektrod aloi logam atau litium litium; Surat kedua mewakili bahan elektrod positif, C mewakili kobalt, n mewakili nikel, m mewakili mangan, dan V mewakili vanadium; Surat ketiga P mewakili persegi.

6 digit, 2 digit pertama mewakili ketebalan, 2 digit tengah mewakili lebar, dan 2 digit terakhir mewakili ketinggian (panjang), semuanya dalam milimeter.

Sebagai contoh, ICR 18650 adalah bateri silinder sejagat dengan diameter 18mm dan ketinggian 65mm; ICP 053353 adalah bateri persegi dengan ketebalan 5mm, lebar 33mm, dan ketinggian (panjang) 53mm.