對于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo),國際上規(guī)定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),一只合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足以下條件:
(1)短路:不起火,不爆炸
(2)過充電:不起火,不爆炸
(3)熱箱試驗:不起火,不爆炸(150℃恒溫10min)
(4)針剌:不爆炸(用Ф3mm釘穿透電池)
(5)平板沖擊:不起火,不爆炸(10kg重物自1M高處砸向電池)
(6)焚燒:不爆炸(煤氣火焰燒烤電池)
概述
掌握鋰離子電池的使用和維護(hù)技術(shù),可以延長鋰離子電池的使用壽命和保持電池的優(yōu)越性能。
鋰離子電池放電
放電終止電壓:鋰離子電池的額定電壓為3.6V(有的產(chǎn)品為3.7V),終止放電電壓為2.5-2.75V(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)。電池的放電終止電壓不應(yīng)小于2.5(n是串聯(lián)的電池數(shù)),低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過放,過放會使電池壽命縮短,嚴(yán)重時會導(dǎo)致電池失效。電池不用時,應(yīng)將電池充電到保有20%的電容量,再進(jìn)行防潮包裝保存,3~6個月檢測電壓1次,并進(jìn)行充電,保證電池電壓在安全電壓值(3V以上)范圍內(nèi)。
放電電流:鋰離子電池不適合用作大電流放電,過大電流放電時內(nèi)部會產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量,減少放電時間,若電池中無保護(hù)元件還會產(chǎn)生過熱而損壞電池。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流,在使用中不能超過產(chǎn)品特性表中給出的最大放電電流。
放電溫度:不同溫度下的放電曲線是不同的。在不同溫度下,鋰離子電池的放電電壓及放電時間也不同,電池應(yīng)在-20℃到 60℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行放電(工作)。
鋰離子電池充電
在使用鋰電池中應(yīng)注意的是,電池放置一段時間后則進(jìn)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(jī)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。
對鋰離子電池充電,應(yīng)使用專用的鋰離子電池充電器。鋰離子電池充電采用 “恒流/恒壓”方式,先恒流充電,到接近終止電壓時改為恒壓充電。如一種800mA.h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,開始時電池電壓以較大的斜率上升,當(dāng)電池電壓接近4.2V時,改成4.2V恒壓充電,鋰電池電流漸降,電壓變化不大,到充電電流降為1/10C(約80mA)時,認(rèn)為接近充滿,可以終止充電(有的充電器到10C后啟動定時器,過一定時間后結(jié)束充電)。不能用充鎳鎘電池的充電器(充三節(jié)鎳鎘電池的)來充鋰離子電池(雖然額定電壓一樣,都是3.6V),由于充電方式不同,容易造成過充。
充電電壓:充滿電時的終止充電電壓與電池負(fù)極材料有關(guān),焦炭為4.1V,而石墨為4.2V,一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。在充電時應(yīng)注意4.1V的電池不能用4.2V的充電器充電,否則會有過充危險(4.1V與4.2V的充電器所用的充電器IC不同)。鋰離子電池對充電的要求是很高的,它要求精密的充電電路以保證充電的安全。終止充電電壓精度允差為額定值的±1%(例如,充4.2V的鋰離子電池,其允差為±0.042V),過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。
充電電流: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)生過流(過熱)。一般常用的充電率為0.25~1C,推薦的充電電流為0.5C(C是電池的容量,如標(biāo)稱容量1500mA.h的電池,充電電流0.5*1500=750mA)。在大電流充電時往往要檢測電池溫度,以防止因過熱而損壞電池或產(chǎn)生爆炸。
充電溫度:對電池充電時,其環(huán)境溫度不能超過產(chǎn)品特性表中所列的溫度范圍。電池應(yīng)在0~45℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行充電,遠(yuǎn)離高溫(高于60℃)和低溫(-20℃)環(huán)境。
鋰離子電池在充電或放電過程中若發(fā)生過充、過放或過流時,會造成電池的損壞或降低使用壽命。為此開發(fā)出各種保護(hù)元件及由保護(hù)IC組成的保護(hù)電路,它安裝在電池或電池組中,使電池獲得完善的保護(hù)。但是在使用中應(yīng)盡可能防止過充電及過放電。例如,手機(jī)電池在充電過程中,快充滿時應(yīng)及時與充電器進(jìn)行分離。放電深度淺時,循環(huán)壽命會明顯提高。因此在使用時,不要等到手機(jī)上出現(xiàn)電池不足的信號時才去充電,更不要在出現(xiàn)此信號時繼續(xù)使用,盡管出現(xiàn)此信號時還有一部分殘余容量可供使用。
貯存和運(yùn)輸
鋰離子電池可貯存在溫度為-5~35℃,相對濕度不大于75%的清潔、干燥、通風(fēng)的環(huán)境中,應(yīng)避免與腐蝕性物質(zhì)接觸,遠(yuǎn)離火源及熱源,不要置于陽光直射的地方,不能隨意拆卸電池。電池若長期貯存,電池電量應(yīng)保持標(biāo)稱容量的30%~50%,推薦貯存的電池每6個月充電一次。
電池應(yīng)包裝成箱進(jìn)行運(yùn)輸,在運(yùn)輸過程中應(yīng)防止劇烈振動、撞擊或擠壓,防止日曬雨淋,可使用汽車、火車、輪船、飛機(jī)等交通工具進(jìn)行運(yùn)輸。
短路
關(guān)于鋰離子電池的安全問題,請各位朋友重視。鋰離子電池在充電過程中很容易發(fā)生短路情況。
雖然大多數(shù)鋰離子電池都帶有防短路的保護(hù)電路,還有防爆線。但很多情況下,這個電路在各種情況下,不一定會起作用。防爆線能起的作用也很有限。
過充
所有的鋰離子電池,包括聚合物鋰離子電池、鋰鐵電池等等,都非常害怕過充。
鋰離子電池如果充電時間過長,發(fā)生的爆炸的可能性就會加大。
鋰的化學(xué)性質(zhì)非?;顫?,很容易燃燒,當(dāng)電池充放電時,電池內(nèi)部持續(xù)升溫,活化過程中所產(chǎn)生的氣體膨脹,使電池內(nèi)壓加大。壓力達(dá)到一定程度,如外殼有傷痕,即會破裂,引起漏液、起火,甚至爆炸。
所以,大家在使用鋰離子電池的時候要非常注意安全。
充電
充電是電池重復(fù)使用的重要步驟,鋰離子電池的充電過程分為兩個階段:恒流快充階段和恒壓電流遞減階段。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設(shè)定的值,而最終完成充電。電量統(tǒng)計芯片通過記錄放電曲線可以抽樣計算出電池的電量。鋰離子電池在多次使用后,放電曲線會發(fā)生改變,鋰離子電池雖然不存在記憶效應(yīng),但是充、放電不當(dāng)會嚴(yán)重影響電池性能。
充電注意事項
鋰離子電池過度充放電會對正負(fù)極造成永久性損壞。過度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,而塌陷會造成充電過程中鋰離子無法插入;過度充電使過多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu),而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。
充電量等于充電電流乘以充電時間,在充電控制電壓一定的情況下,充電電流越大(充電速度越快),充電電量越小。電池充電速度過快和終止電壓控制點(diǎn)不當(dāng),同樣會造成電池容量不足,實際是電池的部分電極活性物質(zhì)沒有得到充分反應(yīng)就停止充電,這種充電不足的現(xiàn)象隨著循環(huán)次數(shù)的增加而加劇。
放電
第一次充放電,如果時間能較長(一般3-4小時足夠),那么可以使電極盡可能多的達(dá)到最高氧化態(tài)(充足電),放電(或使用)時則強(qiáng)制放到規(guī)定的電壓、或直至自動關(guān)機(jī),如此能激活電池使用容量。
但在鋰離子電池的平常使用中,不需要如此操作,可以隨時根據(jù)需要充電,充電時既不必要一定充滿電為止,也不需要先放電。象首次充放電那樣的操作,只需要每隔3-4個月進(jìn)行連續(xù)的1-2次即可。
內(nèi)短路保護(hù)
鋰離子電池由于材料體系及制成工藝等諸多方面因素的影響,存在發(fā)生內(nèi)短路的風(fēng)險。雖然鋰離子電池在出廠時都已經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)格的老化及自放電篩選,但由于過程失效及其他不可預(yù)知的使用因素影響,依然存在一定的失效概率導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)內(nèi)短路。對于動力電池,其電池組中鋰離子電池多達(dá)幾百節(jié)甚至上萬節(jié),大大放大了電池組發(fā)生內(nèi)短的概率。由于動力電池組內(nèi)部所蘊(yùn)含的能量極大,內(nèi)短路的發(fā)生極易誘發(fā)惡性事故,導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失。
對于并聯(lián)的鋰離子動力電池模組,當(dāng)其中一節(jié)或幾節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短時,電池模組中的其他電池會對其放電,電池組的能量會使內(nèi)短電池溫度急速升高,極易誘發(fā)熱失控,最終導(dǎo)致電池起火爆炸。如示意圖圖2所示:
常規(guī)的溫度探測在電池升溫時,雖然可以告知IC切斷主回路,但無法阻止并聯(lián)電池模組內(nèi)部的持續(xù)放電,并且由于主回路切斷,電池模組所有的能量都集中于內(nèi)短路電池,反而增加了熱失控發(fā)生的幾率。
理想的方案是,在發(fā)現(xiàn)某節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短而升溫時,可以切斷該節(jié)電池與模組中其他電池的連接回路。如圖所示,在單節(jié)電池上組裝TE PPTC或者M(jìn)HP-TA系列產(chǎn)品,當(dāng)內(nèi)短路發(fā)生時TE保護(hù)器件可以有效地阻斷內(nèi)短路電池與模組內(nèi)其他電池的聯(lián)系,防止惡性事故的發(fā)生。對于單體電池數(shù)量大的動力電池組,配組時對電池及器件內(nèi)阻一致性要求較高,而MHP-TA由于其內(nèi)部雙金屬結(jié)構(gòu),器件電阻的一致性非常好, 可以極大地滿足對于電池內(nèi)阻的要求。
鋰離子動力電池的系統(tǒng)組成及實際路況復(fù)雜,被動器件的防護(hù)是必不可少的。
避免在嚴(yán)酷條件下使用,如:高溫、高濕度、夏日陽光下長時間暴曬等,避免將電池投入火中。
拆電池時,應(yīng)確保用電器具處于電源關(guān)閉狀態(tài);使用溫度應(yīng)保持在-20~50℃之間。
避免將電池長時間“存放”在停止使用的用電器具中。
1、如何為新電池充電,
在使用鋰電池中應(yīng)注意的是,電池放置一段時間后則進(jìn)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(jī)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。
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(qiáng)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(jìn)行超過12個小時的超長充電(充電器顯示充滿即可)。
此外,鋰電池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(hù)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,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。
2.正常使用中應(yīng)該何時開始充電
經(jīng)??梢砸姷竭@種說法,因為充放電的次數(shù)是有限的,所以應(yīng)該將手機(jī)電池的電盡可能用光再充電,其實鋰電池的壽命與這無關(guān)。下面可以舉例一個關(guān)于鋰離子電池充放電循環(huán)的實驗表,關(guān)于循環(huán)壽命的數(shù)據(jù)列出如下:
循環(huán)壽命(50%DOD)>1000次
循環(huán)壽命 (100%DOD)>500次
其中DOD是放電深度的英文縮寫。從表中可見,可充電次數(shù)和放電深度有關(guān),10%DOD時的循環(huán)壽命要比100%DOD的要長很多。當(dāng)然如果折合到實際充電的相對總?cè)萘浚?0%*1000=100,100%*200=200,后者的完全充放電還是要比較好一些,但前面網(wǎng)友的那個說法要做一些修正:在正常情況下,你應(yīng)該有保留地按照電池剩余電量用完再充的原則充電,但假如你的電池在你預(yù)計第2天不可能堅持整個白天的時候,就應(yīng)該及時開始充電,當(dāng)然你如果愿意背著充電器到辦公室又當(dāng)別論。
電池剩余電量用完再充的原則并不是要你走向極端。和長充電一樣流傳甚廣的一個說法,就是“盡量把電池的電量用完”。這種做法其實只是鎳電池上的做法,目的是避免記憶效應(yīng)發(fā)生,不幸的是它也在鋰電池上流傳。曾經(jīng)有人因為手機(jī)電池電量過低的警告出現(xiàn)后,仍然不充電繼續(xù)使用一直用到自動關(guān)機(jī)的例子。結(jié)果這個例子中的手機(jī)在后來的充電及開機(jī)中均無反應(yīng),不得不送客服檢修。這其實就是由于電池因過度放電而導(dǎo)致電壓過低,以至于不具備正常的充電和開機(jī)條件造成的。
手機(jī)鋰離子電池不要充得太滿也不要用到?jīng)]電,電池沒用完電就充電,不會對電池造成傷害,充電以2-3小時以內(nèi)為宜,不一定非要充滿。但應(yīng)該每隔3-4個月左右,對鋰電池進(jìn)行1-2次完全的充滿電(正常充電時間)和放完電。
長期不用的鋰電池,應(yīng)該存放在陰涼偏干燥的地方,以半電狀態(tài)(滿電電量的70--80%,假如你的手機(jī)滿電時顯示4格,那么3格即可)最好,滿電存放有危險且電池會有損害,無電存放電池會被破壞。每隔3-6個月,檢查一次是否要補(bǔ)充電。
鋰離子電池按電解液分可以分成液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池,聚合物鋰離子電池的電解液是膠體,不會流動,所以不存在泄漏問題,更加安全。
鋰原電池自放電很低,可保存3年之久,在冷藏的條件下保存,效果會更好。將鋰原電池存放在低溫的地方,不失是一個好方法。
鋰離子電池在20℃下可儲存半年以上,這是由于它的自放電率很低,而且大部分容量可以恢復(fù)。
鋰電池存在的自放電現(xiàn)象,如果電池電壓在3.6V以下長時間保存,會導(dǎo)致電池過放電而破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu),減少電池壽命。因此長期保存的鋰電池應(yīng)當(dāng)每3~6個月補(bǔ)電一次,即充電到電壓為3.8~3.9V(鋰電池最佳儲存電壓為3.85V左右)為宜,不宜充滿。
鋰電池的應(yīng)用溫度范圍很廣,在北方的冬天室外,仍然可以使用,但容量會降低很多,如果回到室溫的條件下,容量又可以恢復(fù)。
注意事項
鋰原電池:與鋰離子電池不同,它不能充電,充電十分危險。其他注意事項,與鋰離子電池相當(dāng)。
充電時不得高于最大充電電壓,放電時不得低于最小工作電壓。
無論任何時間鋰離子電池都必須保持最小工作電壓以上, 低電壓的過放或自放電反應(yīng)會導(dǎo)致鋰離子活性物質(zhì)分解破壞,并不一定可以還原。
鋰離子電池任何形式的過充都會導(dǎo)致電池性能受到嚴(yán)重破壞,甚至爆炸。鋰離子電池在充電過程必需避免對電池產(chǎn)生過充。
不要經(jīng)常深放電、深充電。不過,每經(jīng)歷約30個充電周期后,電量檢測芯片會自動執(zhí)行一次深放電、深充電,以準(zhǔn)確評估電池的狀態(tài)。
避免高溫,輕則縮短壽命,嚴(yán)重者可引發(fā)爆炸。如有條件可儲存于冰箱。筆記本電腦如果正在使用交流電,請拔除鋰離子電池條,以免受到電腦產(chǎn)熱的影響。
避免凍結(jié),但多數(shù)鋰離子電池電解質(zhì)溶液的冰點(diǎn)在-40℃,不容易凍結(jié)。
如果長期不用,請以40%~60%的充電量儲存。電量過低時,可能因自放電導(dǎo)致過放。
由于鋰離子電池不使用時也會自然衰老,因此,購買時應(yīng)根據(jù)實際需要量選購,不宜過多購入 。
鋰離子電池安全性好, 采用硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料,金屬鋰作為負(fù)極材料,制成首個鋰電池。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。 希望能幫到你。
12伏鋰電池,目前市面上有2安時—5安時的。一般超過4安時的就是用于大屏手機(jī)的,大部分主流手機(jī)用的都是3安時的。 鋰電池,是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰離子電池一般是使...
找個電池恢復(fù)設(shè)備激活一下即可, 把電池用報紙包起來再放進(jìn)塑膠袋裹好,放入冰箱冷凍庫3天(報紙可吸收多余水份); 3天后取出常溫下放2天; 2天后將電...
鋰電池的正極材料有鈷酸鋰LiCoO2 、三元材料Ni Mn Co、錳酸鋰LiMn2O4加導(dǎo)電劑和粘合劑,涂在鋁箔上形成正極,負(fù)極是層狀石墨加導(dǎo)電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上,比較先進(jìn)的負(fù)極層狀石墨顆粒已采用納米碳。
1、制漿:用專門的溶劑和粘結(jié)劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合,經(jīng)攪拌均勻后,制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。
2、涂膜:通過自動涂布機(jī)將正負(fù)極漿料分別均勻地涂覆在金屬箔表面,經(jīng)自動烘干后自動剪切制成正負(fù)極極片。
3、裝配:按正極片—隔膜—負(fù)極片—隔膜自上而下的順序經(jīng)卷繞注入電解液、封口、正負(fù)極耳焊接等工藝過程,即完成電池的裝配過程,制成成品電池。
4、化成:將成品電池放置測試柜進(jìn)行充放電測試,篩選出合格的成品電池,待出廠 。
和所有化學(xué)電池一樣,鋰離子電池也由三個部分組成:正極、負(fù)極和電解質(zhì)。電極材料都是鋰離子可以嵌入(插入)/脫嵌(脫插)的。
正極材料:可選的正極材料很多,主流產(chǎn)品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照:
正極材料 |
平均輸出電壓 |
能量密度 |
LiCoO2 |
3.7 V |
140 mAh/g |
Li2MnO3 |
3.7 V |
100 mAh/g |
LiFePO4 |
3.2 V |
130 mAh/g |
Li2FePO4F |
3.6 V |
115 mAh/g |
正極反應(yīng):放電時鋰離子嵌入,充電時鋰離子脫嵌。充電時:LiFePO4→ Li1-xFePO4xLi xe- 放電時:Li1-xFePO4xLi xe- →LiFePO4
負(fù)極材料:多采用石墨。新的研究發(fā)現(xiàn)鈦酸鹽可能是更好的材料。 負(fù)極反應(yīng):充電時鋰離子插入,放電時鋰離子脫插。充電時:xLi xe- 6C →LixC6放電時:LixC6→ xLi xe- 6C
大體分為以下幾種:
第一種是碳負(fù)極材料:實際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。
第二種是錫基負(fù)極材料:錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第三種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料,沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第四種是合金類負(fù)極材料:包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金 ,沒有商業(yè)化產(chǎn)品。
第五種是納米級負(fù)極材料:納米碳管、納米合金材料。
第六種納米材料是納米氧化物材料:根據(jù)2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場發(fā)展最新動向,諸多公司已經(jīng)開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統(tǒng)的石墨,錫氧化物,納米碳管里面,極大地提高鋰電池的充放電量和充放電次數(shù)。
溶質(zhì):常采用鋰鹽,如高氯酸鋰(LiClO4)、六氟磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)。溶劑:由于電池的工作電壓遠(yuǎn)高于水的分解電壓,因此鋰離子電池常采用有機(jī)溶劑,如乙醚、乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、二乙基碳酸酯等。有機(jī)溶劑常常在充電時破壞石墨的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致其剝脫,并在其表面形成固體電解質(zhì)膜(solid electrolyte interphase,SEI)導(dǎo)致電極鈍化。有機(jī)溶劑還帶來易燃、易爆等安全性問題。
電池涂碳鋁箔(導(dǎo)電涂層)
涂碳鋁箔在鋰離子電池應(yīng)用中的優(yōu)勢
1、抑制電池極化,減少熱效應(yīng),提高倍率性能;
2、降低電池內(nèi)阻,并明顯降低了循環(huán)過程的動態(tài)內(nèi)阻增幅;
3、提高一致性,增加電池的循環(huán)壽命;
4、提高活性物質(zhì)與集流體的粘附力,降低極片制造成本;
5、保護(hù)集流體不被電解液腐蝕;
6、改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。
利用功能涂層對電池導(dǎo)電基材進(jìn)行表面處理是一項突破性的技術(shù)創(chuàng)新,覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒,均勻、細(xì)膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能,收集活性物質(zhì)的微電流,從而可以大幅度降低正/負(fù)極材料和集流之間的接觸電阻,并能提高兩者之間的附著能力,可減少粘結(jié)劑的使用量,進(jìn)而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。 涂層分水性(水劑體系)和油性(有機(jī)溶劑體系)兩種類型。
涂碳鋁箔/銅箔的性能優(yōu)勢
1.顯著提高電池組使用一致性,大幅降低電池組成本。如:
明顯降低電芯動態(tài)內(nèi)阻增幅 ;
提高電池組的壓差一致性 ;
延長電池組壽命 ;
大幅降低電池組成本。
2.提高活性材料和集流體的粘接附著力,降低極片制造成本。如:
改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力;
改善納米級或亞微米級的正極材料和集電極的附著力;
改善鈦酸鋰或其他高容量負(fù)極材料和集電極的附著力;
提高極片制成合格率,降低極片制造成本。
涂碳鋁箔與光箔的電池極片粘附力測試圖
使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來10gf提高到60gf(用3M膠帶或百格刀法),粘附力顯著提高。
3.減小極化,提高倍率和克容量,提升電池性能。如:
部分降低活性材料中粘接劑的比例,提高克容量;
改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸;
減少極化,提高功率性能。
不同鋁箔的電池倍率性能圖
其中C-AL為涂碳鋁箔,E-AL為蝕刻鋁箔,U-AL為光鋁箔
4.保護(hù)集流體,延長電池使用壽命。如:
防止集流極腐蝕、氧化;
提高集流極表面張力,增強(qiáng)集流極的易涂覆性能;
可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標(biāo)準(zhǔn)箔材。
不同鋁箔的電池循環(huán)曲線圖(200周)
其中(1)為光鋁箔,(2)為蝕刻鋁箔,(3)為涂碳鋁箔
作用機(jī)理
鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極,以含鋰的化合物作正極,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負(fù)極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為“搖椅電池”。
當(dāng)對電池進(jìn)行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當(dāng)對電池進(jìn)行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。
一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間,電流越大,充電越快,同時電池發(fā)熱也越大。而且,過大的電流充電,容量不夠滿,因為電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會產(chǎn)生泡沫,反而不滿。
使用(放電)注意事項
對電池來說,正常使用就是放電的過程。鋰電池放電需要注意幾點(diǎn):
第一,放電電流不能過大,過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱,有可能會造成永久性的損害。在手機(jī)上,這個倒是沒有問題的,可以不考慮。
從圖1可以看出,電池放電電流越大,放電容量越小,電壓下降更快。
第二,不能過放電。鋰電池內(nèi)部存儲電能是靠電化學(xué)一種可逆的化學(xué)變化實現(xiàn)的,過度的放電會導(dǎo)致這種化學(xué)變化有不可逆的反應(yīng)發(fā)生,因此鋰電池最怕過放電,一旦放電電壓低于2.7V,將可能導(dǎo)致電池報廢。好在手機(jī)電池內(nèi)部都已經(jīng)裝了保護(hù)電路,電壓還沒低到損壞電池的程度,保護(hù)電路就會起作用,停止放電。
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。不含有毒有害物質(zhì),被稱為綠色電池。
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,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(Polymer Lithium-Ion Battery,簡稱為PLB)。
鋰離子電池(Li-ion)
可充電鋰離子電池是手機(jī)、筆記本電腦等現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的電池,但它較為“嬌氣”,在使用中不可過充、過放(會損壞電池或使之報廢)。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延長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方形、圓柱形、長方形及扣式,并且有由幾個電池串聯(lián)并聯(lián)在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓,因為材料的變化,一般為3.7V,磷酸鐵鋰正極的則為3.2V。充滿電時的終止充電電壓一般是4.2V,磷酸鐵鋰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(磷酸鐵鋰2.0V)繼續(xù)放電稱為過放,過放對電池會有損害。
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,過大電流放電時會降低放電時間(內(nèi)部會產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量),并可能發(fā)生危險;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,特別適合電動車使用。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流,在使用中應(yīng)小于最大放電電流。鋰離子電池對溫度有一定要求,工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍,過壓充電會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)生過流(過熱)。一般常用的充電倍率為0.25C~1C。在大電流充電時往往要檢測電池溫度,以防止過熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。
鋰離子電池充電分為兩個階段:先恒流充電,到接近終止電壓時改為恒壓充電。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,開始時電池電壓以較大的斜率升壓,當(dāng)電池電壓接近4.2V時,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,認(rèn)為接近充滿,可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動定時器,過一定時間后結(jié)束充電)。
鋼殼/鋁殼/圓柱/軟包裝系列:
(1)正極——活性物質(zhì)一般為錳酸鋰或者鈷酸鋰,鎳鈷錳酸鋰材料,電動自行車則普遍用鎳鈷錳酸鋰(俗稱三元)或者三元 少量錳酸鋰,純的錳酸鋰和磷酸鐵鋰則由于體積大、性能不好或成本高而逐漸淡出。導(dǎo)電集流體使用厚度10-20微米的電解鋁箔。
(2)隔膜——一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔結(jié)構(gòu),可以讓鋰離子自由通過,而電子不能通過。
(3)負(fù)極——活性物質(zhì)為石墨,或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳,導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔。
(4)有機(jī)電解液——溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑,聚合物的則使用凝膠狀電解液。
(5)電池外殼——分為鋼殼(方型很少使用)、鋁殼、鍍鎳鐵殼(圓柱電池使用)、鋁塑膜(軟包裝)等,還有電池的蓋帽,也是電池的正負(fù)極引出端 。
1970年,??松腗.S.Whittingham采用硫化鈦?zhàn)鳛檎龢O材料,金屬鋰作為負(fù)極材料,制成首個鋰電池。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。鋰離子電池(Li-ion Batteries)是鋰電池發(fā)展而來。舉例來講,以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。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。
1982年伊利諾伊理工大學(xué)(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性,此過程是快速的,并且可逆。與此同時,采用金屬鋰制成的鋰電池,其安全隱患備受關(guān)注,因此人們嘗試?yán)娩囯x子嵌入石墨的特性制作充電電池。首個可用的鋰離子石墨電極由貝爾實驗室試制成功。
1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)錳尖晶石是優(yōu)良的正極材料,具有低價、穩(wěn)定和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)鋰性能。其分解溫度高,且氧化性遠(yuǎn)低于鈷酸鋰,即使出現(xiàn)短路、過充電,也能夠避免了燃燒、爆炸的危險。
1989年,A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極將產(chǎn)生更高的電壓。
1992年,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,在充放電過程中,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。隨后,鋰離子電池革新了消費(fèi)電子產(chǎn)品的面貌。此類以鈷酸鋰作為正極材料的電池,是便攜電子器件的主要電源。
1996年,Padhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽,如磷酸鐵鋰(LiFePO4),比傳統(tǒng)的正極材料更具安全性,尤其耐高溫,耐過充電性能遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)鋰離子電池材料。
縱觀電池發(fā)展的歷史,可以看出當(dāng)前世界電池工業(yè)發(fā)展的三個特點(diǎn),一是綠色環(huán)保電池迅猛發(fā)展,包括鋰離子蓄電池、氫鎳電池等;二是一次電池向蓄電池轉(zhuǎn)化,這符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略;三是電池進(jìn)一步向小、輕、薄方向發(fā)展。在商品化的可充電池中,鋰離子電池的比能量最高,特別是聚合物鋰離子電池,可以實現(xiàn)可充電池的薄形化。正因為鋰離子電池的體積比能量和質(zhì)量比能量高,可充且無污染,具備當(dāng)前電池工業(yè)發(fā)展的三大特點(diǎn),因此在發(fā)達(dá)國家中有較快的增長。電信、信息市場的發(fā)展,特別是移動電話和筆記本電腦的大量使用,給鋰離子電池帶來了市場機(jī)遇。而鋰離子電池中的聚合物鋰離子電池以其在安全性的獨(dú)特優(yōu)勢,將逐步取代液體電解質(zhì)鋰離子電池,而成為鋰離子電池的主流。聚合物鋰離子電池被譽(yù)為 “21世紀(jì)的電池”,將開辟蓄電池的新時代,發(fā)展前景十分樂觀。
2015年3月,日本夏普與京都大學(xué)的田中功教授聯(lián)手成功研發(fā)出了使用壽命可達(dá)70年之久的鋰離子電池。此次試制出的長壽鋰離子電池,體積為8立方厘米,充放電次數(shù)可達(dá)2.5萬次。并且夏普方面表示,此長壽鋰離子電池實際充放電1萬次之后,其性能依舊穩(wěn)定。
2019年10月9日,瑞典皇家科學(xué)院宣布,將2019年諾貝爾化學(xué)獎授予約翰·古迪納夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰,以表彰他們在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn)。
鋰離子電池容易與下面兩種電池混淆
(1)鋰電池:以金屬鋰為負(fù)極。
(2)鋰離子電池:使用非水液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)。
(3)鋰離子聚合物電池:用聚合物來凝膠化液態(tài)有機(jī)溶劑,或者直接用全固態(tài)電解質(zhì)。鋰離子電池一般以石墨類碳材料為負(fù)極。
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。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極,是現(xiàn)代高性能電池的代表。而真正的鋰電池由于危險性大,很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池由日本索尼公司于1990年最先開發(fā)成功。它是把鋰離子嵌入碳(石油焦炭和石墨)中形成負(fù)極(傳統(tǒng)鋰電池用鋰或鋰合金作負(fù)極)。正極材料常用LixCoO2 ,也用 LixNiO2 ,和LixMnO4 ,電解液用LiPF6 二乙烯碳酸酯(EC) 二甲基碳酸酯(DMC)。
石油焦炭和石墨作負(fù)極材料無毒,且資源充足,鋰離子嵌入碳中,克服了鋰的高活性,解決了傳統(tǒng)鋰電池存在的安全問題,正極LixCoO2在充、放電性能和壽命上均能達(dá)到較高水平,使成本降低,總之鋰離子電池的綜合性能提高了。預(yù)計21世紀(jì)鋰離子電池將會占有很大的市場。
鋰離子二次電池充、放電時的反應(yīng)式為LiCoO2 C=Li1-xCoO2 LixC
1)電壓高
單體電池的工作電壓高達(dá)3.7-3.8V(磷酸鐵鋰的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。
2)比能量大
能達(dá)到的實際比能量為555Wh/kg左右,即材料能達(dá)到150mAh/g以上的比容量(3-4倍于Ni-Cd,2-3倍于Ni-MH),已接近于其理論值的約88%。
3)循環(huán)壽命長
一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以上,磷酸鐵鋰的可以達(dá)到8000次。對于小電流放電的電器,電池的使用期限,將倍增電器的競爭力。
4)安全性能好
無公害,無記憶效應(yīng)。作為Li-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域:Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素;部分工藝(如燒結(jié)式)的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”,嚴(yán)重束縛電池的使用,但Li-ion根本不存在這方面的問題。
5)自放電小
室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-35%。
6) 快速充電
1C充電30分鐘容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上,磷鐵電池可以達(dá)到10分鐘充電到標(biāo)稱容量的90%。
7) 工作溫度
工作溫度為-25~45°C,隨著電解液和正極的改進(jìn),期望能擴(kuò)寬到-40~70°C。
衰老
與其它充電電池不同,鋰離子電池的容量會緩慢衰退,與使用次數(shù)有關(guān),也與溫度有關(guān)。這種衰退的現(xiàn)象可以用容量減小表示,也可以用內(nèi)阻升高表示。
因為與溫度有關(guān),所以在工作電流高的電子產(chǎn)品更容易體現(xiàn)。用鈦酸鋰取代石墨似乎可以延長壽命。 儲存溫度與容量永久損失速度的關(guān)系:
充電電量 |
儲存溫度0℃ |
儲存溫度25℃ |
儲存溫度40℃ |
儲存溫度60℃ |
40%~60% |
2%/年 |
4%/年 |
15%/年 |
25%/年 |
100% |
6%/年 |
20%/年 |
35%/年 |
80%/6月 |
回收率
大約有1%的出廠新品因種種原因需要回收。
不耐受過充
過充電時,過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中,無法再釋放,可導(dǎo)致電池壽命短。
不耐受過放
過放電時,電極脫嵌過多鋰離子,可導(dǎo)致晶格坍塌,從而縮短壽命。
由于錯誤使用會減少壽命,甚至可能導(dǎo)致爆炸,所以,鋰離子電池設(shè)計時增加了多種保護(hù)機(jī)制。
保護(hù)電路
防止過充、過放、過載、過熱。
排氣孔
因其具有防爆炸功能,電池界業(yè)內(nèi)人士也稱為防爆孔或防爆線。原理十分簡單,在殼體表面劃出一條比殼體表面厚度稍微薄一點(diǎn)的線或孔,當(dāng)電芯短路時,電池內(nèi)部短時間內(nèi)將產(chǎn)生大量氣體并迅速增大壓強(qiáng),當(dāng)壓力過載時,因防爆孔薄于殼體其余地方,氣體便防爆孔處泄氣,從而達(dá)到避免電芯整體爆炸的危險。
隔膜
隔離電芯正、負(fù)極片,以防止卷芯內(nèi)部正、負(fù)極片直接接觸造成短路;從微觀角度看,隔膜表面為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),通常有PP、PE之分,也有PE、PP復(fù)合在一起的。
區(qū)分隔膜通常按厚度、寬度進(jìn)行劃分,鋁殼鋰離子電池使用的隔膜厚度通常為16um、18um、20um等,動力電池使用的隔膜厚度以30um以上為主流。
若按形狀區(qū)分則有卷狀、條狀之分。卷狀隔膜就是將裁剪好寬度的隔膜卷在一個紙筒上,供客戶自行裁剪隔膜單條長度(形狀與透明膠相似)。條狀隔膜則由供應(yīng)商按客戶提供的長、寬、厚等參數(shù),直接裁剪好成條狀的隔膜。卷狀隔膜的優(yōu)點(diǎn)在于通用性強(qiáng),但需增加人力進(jìn)行裁剪,條狀隔膜優(yōu)點(diǎn)在于無需人力裁剪即可使用,但是通用性不強(qiáng)。
隔膜在電池內(nèi)部溫度過高時還能融化,以防止電池爆炸。當(dāng)電池內(nèi)部溫度達(dá)到130℃(鋰離子電池國家標(biāo)準(zhǔn)GB18287-2000)以上時,隔膜的網(wǎng)狀孔將閉合,阻止鋰離子通過升高內(nèi)阻(至2kΩ),以達(dá)到阻止電芯內(nèi)部溫度繼續(xù)升高的作用,從而保護(hù)電芯產(chǎn)生爆炸的危險。
排氣孔、隔膜一旦激活,電池將永久失效。
鋰電池鼓殼
鋰是化學(xué)周期表上直徑最小也最活潑的金屬。體積小所以容量密度高,廣受消費(fèi)者與工程師歡迎。但是,化學(xué)特性太活潑,則帶來了極高的危險性。鋰金屬暴露在空氣中時,會與氧氣產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng)而爆炸。 為了提升安全性及電壓,科學(xué)家們發(fā)明了用石墨及鈷酸鋰等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu),形成 了奈米等級的細(xì)小儲存格子,可用來儲存鋰原子。這樣一來,即使是電池外殼破裂,氧氣進(jìn)入,也會因氧分子太大,進(jìn)不了這些細(xì)小的儲存格,使得鋰原子不會與氧氣接觸而避免爆炸。
鋰離子電池的這種原理,使得人們在獲得它高容量密度的同時,也達(dá)到安全的目的。 鋰離子電池充電時,正極的鋰原子會喪失電子,氧化為鋰離子。鋰離子經(jīng)由電解液游到負(fù)極去,進(jìn)入負(fù) 極的儲存格,并獲得一個電子,還原為鋰原子。放電時,整個程序倒過來。為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸 而短路,電池內(nèi)會再加上一種擁有眾多細(xì)孔的隔膜紙,來防止短路。好的隔膜紙還可以在電池溫度過高時, 自動關(guān)閉細(xì)孔,讓鋰離子無法穿越,以自廢武功,防止危險發(fā)生。
聚合物類
聚合物鋰離子電池是在液態(tài)鋰離子電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,以導(dǎo)電材料為正極,碳材料為負(fù)極,電解質(zhì)采用固態(tài)或凝膠態(tài)有機(jī)導(dǎo)電膜組成,并采用鋁塑膜做外包裝的最新一代可充鋰離子電池。由于性能的更加穩(wěn)定,因此它也被視為液態(tài)鋰離子電池的更新?lián)Q代產(chǎn)品。很多企業(yè)都在開發(fā)這種新型電池。
動力類
動力鋰離子電池:嚴(yán)格來說,動力鋰離子電池是指容量在3AH以上的鋰離子電池,泛指能夠通過放電給設(shè)備、器械、模型、車輛等驅(qū)動的鋰離子電池,由于使用對象的不同,電池的容量可能達(dá)不到單位AH的級別。動力鋰離子電池分高容量和高功率兩種類型。高容量電池可用于電動工具、自行車、滑板車、礦燈、醫(yī)療器械等;高功率電池主要用于混合動力汽車及其它需要大電流充放電的場合。根據(jù)內(nèi)部材料的不同,動力鋰離子電池相應(yīng)地分為液態(tài)動力鋰離子電池和聚合物理離子動力電池兩種,統(tǒng)稱為動力鋰離子電池。
高性類
為了突破傳統(tǒng)鋰電池的儲電瓶頸,研制一種能在很小的儲電單元內(nèi)儲存更多電力的全新鐵碳儲電材料。但是此前這種材料的明顯缺點(diǎn)是充電周期不穩(wěn)定,在電池多次充放電后儲電能力明顯下降。為此,改用一種新的合成方法。他們用幾種原始材料與一種鋰鹽混合并加熱,由此生成了一種帶有含碳納米管的全新納米結(jié)構(gòu)材料。這種方法在納米尺度材料上一舉創(chuàng)建了儲電單元和導(dǎo)電電路。
這種穩(wěn)定的鐵碳材料的儲電能力已達(dá)到現(xiàn)有儲電材料的兩倍,而且生產(chǎn)工藝簡單,成本較低,而其高性能可以保持很長時間。領(lǐng)導(dǎo)這項研究的馬克西米利安·菲希特納博士說,如果能夠充分開發(fā)這種新材料的潛力,將來可以使鋰離子電池的儲電密度提高5倍。
鋰離子電池需求情況重點(diǎn)考察手機(jī)和筆記本兩大下游的情況。2013年前5個月國內(nèi)的手機(jī)總產(chǎn)量為5.58億部,同比增長22.02%,其中5月產(chǎn)量為1.23億部,同比增長32.80%。手機(jī)市場的需求情況較好。同期,國內(nèi)筆記本計算機(jī)的總產(chǎn)量為9526.38萬臺,同比增長3.86%,其中5月產(chǎn)量為1756.34萬臺,同比減少8.12%。筆記本市場的總體表現(xiàn)比較一般。鑒于手機(jī)市場的較好表現(xiàn),我們認(rèn)為2013年全年鋰電池行業(yè)的需求有望總體維持穩(wěn)定增長。
此外,隔膜作為鋰離子電池關(guān)鍵的四大原材料之一,受益于下游新能源汽車電池的帶動,全球鋰離子電池隔膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,就中國市場而言,2014年全國隔膜產(chǎn)量達(dá)到5.75億平方米,占據(jù)全球產(chǎn)量的大約48%左右 。
我國首部鋰離子電池強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)于2015年8月1號正式實施。
為加強(qiáng)鋰離子電池行業(yè)管理,提高行業(yè)發(fā)展水平,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動鋰離子電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展,2015年12月11日,工信部發(fā)布了《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》征求意見稿,明確了鋰離子電池企業(yè)和產(chǎn)品的準(zhǔn)入規(guī)則 。
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深 圳 新 宙 邦 科 技 股 份 有 限 公 司 企 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) Q/XZB Q/XZB007-2008 鋰離子電池電解液 Electrolytes for Lithium-ion Battery 2008-7-10發(fā)布 2008-7-20實施 深圳新宙邦科技股份有限公司 發(fā)布 Q/XZB007-2008 I 前 言 鋰離子電池電解液沒有國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 因此本企業(yè)依據(jù) 《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則、 指南和編寫規(guī)則》 GB/T1.2-2000 和GB/T1.1-2000 之規(guī)定制定了本標(biāo)準(zhǔn)。 本標(biāo)準(zhǔn)由深圳新宙邦科技股份有限公司提出 本標(biāo)準(zhǔn)由深圳新宙邦科技股份有限公司品管部歸口管理 本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:深圳新宙邦科技股份有限公司 本標(biāo)準(zhǔn)起草人:周達(dá)文、鄭仲天、高家勇、梅芬 本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時期: 2008年7月 Q/XZB007-2008 1 鋰離子電池電解液 1 范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋰離子電
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0 目錄 1.設(shè)計的目的與任務(wù) . .................................................. 1 1.1 課程設(shè)計背景 .................................................... 1 1.2 課程設(shè)計目的與任務(wù) .............................................. 1 2.設(shè)計的詳細(xì)內(nèi)容 . .................................................... 2 2.1 原材料及設(shè)備的選取 .............................................. 2 2.2 電池的工作原理 .................................................. 3 2.3
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,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(Polymer Lithium-Ion Battery,簡稱為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)用最廣泛的電池,但它較為"嬌氣",在使用中不可過充、過放(會損壞電池或使之報廢)。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延長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方形、圓柱形、長方形及扣式,并且有由幾個電池串聯(lián)并聯(lián)在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓,因為材料的變化,一般為3.7V,磷酸鐵鋰(以下稱磷鐵)正極的則為3.2V。充滿電時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)放電稱為過放,過放對電池會有損害。
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,過大電流放電時會降低放電時間(內(nèi)部會產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量),并可能發(fā)生危險;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,特別適合電動車使用。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流,在使用中應(yīng)小于最大放電電流。鋰離子電池對溫度有一定要求,工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍,過壓充電會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)生過流(過熱)。一般常用的充電倍率為0.25C~1C。在大電流充電時往往要檢測電池溫度,以防止過熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。
鋰離子電池充電分為兩個階段:先恒流充電,到接近終止電壓時改為恒壓充電。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,開始時電池電壓以較大的斜率升壓,當(dāng)電池電壓接近4.2V時,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,認(rèn)為接近充滿,可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動定時器,過一定時間后結(jié)束充電)。
鋰離子電池比鎳電池。由于,所以你一定會被這種重量更輕,壽命更長的電池所吸引。只要你方便,你可以隨時為鋰離子電池充電,完全不用像鎳電池那樣,為了使其性能最大化,必須充滿電或定期放電。(如果充電時間過長,鎳電池里的液體會結(jié)晶,阻止你將電充滿,進(jìn)而導(dǎo)致完全放電的不便之處)。
我國首部鋰離子電池強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)于2015年8月1號正式實施。
為加強(qiáng)鋰離子電池行業(yè)管理,提高行業(yè)發(fā)展水平,引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動鋰離子電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展, 2015年12月11日,工信部發(fā)布了《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》征求意見稿,明確了鋰離子電池企業(yè)和產(chǎn)品的準(zhǔn)入規(guī)則。