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锂离子电池基础知识100答.doc
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锂离子电池基础知识100答.doc
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1、一次电池和充电电池有什么区别?
电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充,根据它们的电化学成分和
电极的结构可知,真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。
理论上,这种可逆性是不会受循环次数的影响,既然充放电会在电极体积和结
构上引起可逆的变化,那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化,既然,
一次电池仅做一放电,它内结构简单得多且不需要支持这种变化,因此,不可
以将一次电池拿来充电,这种做法很危险也很不经济,如果需要反复使用,应
有尽有选择真正的循环次数在 1000 次左右的充电电池,这种电池也可称为一
次电池或蓄电池。
2、一次电池和二次电池还有其他的区别吗?
另一明显的区别就是它们能量和负载能力,以及自放电率,二次电池能量远比
一次电池高,然而他们的负载能力相对要小。
3、可充电便携式电池的优缺点是什么?
充电电池寿命较长,可循环 1000 次以上,虽然价格比干电池贵,但如果经常
使用的话,是比较划算的。充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低,
比如,他们放电较快。
另一缺点是由于他们几近恒定的放电电压,很难预测放电何时结束。当放电结
束时,电池电压会突然降低。假如在照相机上使用,突然电池放完了电,就不
得不终止。
但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高。
但 Li-ion 电池却可被广泛地用照相器材中,因为它容量高,能量密度大,以及
随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。
4、充电电池是怎样实现它的能量转换?
每种电池都具有电化学转换的能力,即将储存的化学能直接转换成电能,就二
次电子(也叫蓄电池)而言(另一术语也称可充电使携式电池),在放电过程
中,是将化学能转换成电能;而在充电过程中,又将电能重新转换成化学能。
这样的过程根据电化学系统不同,一般可充放电 500 次以上,而我司产品 li-
ion 可重复充放电 1000 次以上。Li-ion 是一种新型的可充电便携式电池。它的
额定电压为 3.6V,它的放电电压会随放电的深度逐渐衰退,不象其他充电电池
一样,在放电未,电压突然降低。
5、什么是 Li-ion 电池?
Li-ion 是锂电池发展而来。所以在介绍 Li-ion 之前,先介绍锂电池。举例来讲,
以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属,负极
是碳。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过
电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的
锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当
对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,
又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容
量指的就是放电容量。在 Li-ion 的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→
正极的运动状态。Li-ion 就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子
就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以 Li-ion 又叫摇椅式电池。
6、Li-ion 电池有哪几部分组成?
(1)电池上下盖(2)正极——活性物质为氧化锂钴(3)隔膜——
一种特殊的复合膜
(4)负极——活性物质为碳(5)有机电解液(6)电池壳(分
为钢壳和铝壳两种)
7、Li-ion 电池有哪些优点?哪些缺点?
Li-ion 具有以下优点:
1)单体电池的工作电压高达 3.6-3.8V:
2)比能量大,目前能达到的实际比能量为 100-115Wh/kg 和 240-
253Wh/L(2 倍于 Nl-Cd,1.5 倍于 Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高
达 150Wh/kg 和 400 Wh/L
3)循环寿命长,一般均可达到 500 次以上,甚至 1000 次.对于小电流放电的
电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.
4)安全性能好,无公害,无记忆效应.作为 Li-ion 前身的锂电池,因金属锂易形
成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion 中不含镉、铅、汞等对环境有污染
的元素:部分工艺(如烧结式)的 Ni-Cd 电池存在的一大弊病为“记忆效应”,
严重束缚电池的使用,但 Li-ion 根本不存在这方面的问题。
5)自放电小
室温下充满电的 Li-ion 储存 1 个月后的自放电率为 10%左右,大大低于 Ni-Cd
的 25-30%,Ni、MH 的 30-35%。Li-ion 也存在着一定的缺点,如:
1)电池成本较高。主要表现在 LiCoO2 的价格高(Co 的资源较小),电解
质体系提纯困难。
2)不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电
池大。故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在 0.5C 以下,只适合于中
小电流的电器使用。
3)需要保护线路控制。
A、过充保护:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使
电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在 4.1V-4.2V 的恒压下
充电;
B、过放保护:过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。
8、什么是锂离子制造过程?
1)配料
用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀
后,制成浆状的正负极物质。
2)涂漠
将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正负极极片。
3)装配
按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕制成电池
极芯,在经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池装配过程。制成成品电
池。
4)化成
用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检
测。筛选出合格的成品电池,待出厂。
9、锂离子安全特性是如何实现的?
为了确保 Li-ion 安全可靠的使用,专家们进行了非常严格、周密的电池安全
性能设计,以达到电池安全考核指标。
1)隔膜 135℃自动关断保护
采用国际先进的 Celgars2300PE-PP-PE 三层复合膜。在电池升温达到 120℃
的情况下,PE 复合膜两侧的膜孔闭合,电池内阻增大,电池内部升温减缓,电
池升温达到 135℃时,PP 膜孔闭合,电池内部断路,电池不再升温,确保电
池安全可靠。
2)向电解液中加入添加剂
在电池过充,电池电压高于 4.2V 的条件下,电解液添加剂与电解液中其他物
质聚合,电池内阻大幅度增加,电池内部形成大面积断路,电池不再升温。
3)电池盖复合结构
电池盖采用刻痕防爆球结构,电池升温时,电池内部活化过程中所产生的部分
气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度刻痕破裂、放气。
4)各种环境滥用测试
进行各项滥用实验,如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等,考察电池安全
性能。同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验,考
察电池在实际使用环境焉的性能情况。
9、什么充电限制电压?额定容量?额定电压?终止电压?
A、充电限制电压
按生产厂家规定,电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。
B、额定容量
生产厂家标明的电池容量,指电池在环境温度为 20℃±5℃条件下,以 5h 率
放电至终止电压时所应提供的电量,用 C5 表示,单位为 Ah(安培小时)或
mAh(毫安小时)。
C、标称电压
用以表示电池电压的近似值。
D、终止电压
规定放电终止时电池的负载电压,其值为 n*2.75V(锂离子单体电池的串联只
数用“n”表示)。
10、为什么恒压充电电流为逐渐减少?
因为恒流过程终止时,电池内部的电化学极化然保持再整个恒流中相同的水
平,恒压过程,再恒定电
场作用下,内部 Li+的浓差极化在逐渐消除,离子的迁移数和速度表现为电
流逐渐减少。
11、什么是电池的容量?
电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池
时规定或保证电池在一定的放电条件下,应该放出最低限度的电量。Li-ion 规
定电池在常温、恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下充电 3h,电池的
实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量,主要受放电倍率和
温度的影响(故严格来讲,电池容量应指明充放电条件)。容量常见单位有:
mAh、Ah=1000mAh)。
12、什么是电池内阻?
是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内
阻两部分组成。电池内阻大,会导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短。
内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池
性能的一个重要参数。注:一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专
用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。
13、什么是开路电压?
是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时,电池正负极之间的电势差。
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