锂离子电池作业原理以及优缺点介绍

2020-10-09      1305 次浏览

锂离子电池作业原理


锂离子电池以碳素资料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这便是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极资料电池的总称。锂离子电池的充放电进程,便是锂离子的嵌入和脱嵌进程。在锂离子的嵌入和脱嵌进程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表明,而负极用刺进或脱插表明)。在充放电进程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和刺进/脱插,被形象地称为摇椅电池。


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,到达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(即我们运用电池的进程),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。


一般锂离子电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。而且,过大的电流充电,容量不行满,因为电池内部的电化学反响需求时间。就跟倒啤酒相同,倒太快的话会出现泡沫,反而不满。


锂离子电池优点


1)电压高


单体电池的作业电压高达3.7-3.8V(磷酸铁锂的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍。


2)比能量大


能到达的实践比能量为555Wh/kg左右,即资料能到达150mAh/g以上的比容量(3--4倍于Ni-Cd,2--3倍于Ni-MH),已接近于其理论值的约88%。


3)循环寿数长


一般均可到达500次以上,乃至1000次以上,磷酸铁锂的能够到达2000次以上。有关小电流放电的电器,电池的运用期限,将倍增电器的竞争力。


4)安全性能好


无公害,无回忆效应。作为Li-ion前身的锂离子电池,因金属锂易构成枝晶出现短路,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电池存在的一大弊端为回忆效应,严重束缚电池的运用,但Li-ion底子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2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-35%。


6)快速充电


1C充电30分钟容量能够到达标称容量的80%以上,磷铁电池能够到达10分钟充电到标称容量的90%。


7)作业温度


作业温度为-25~45°C,随着电解液和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C。


锂离子电池缺点


衰老


与其它充电电池不同,锂离子电池的容量会缓慢阑珊,与运用次数有关,也与温度有关。这种阑珊的现象能够用容量减小表明,也能够用内阻升高表明。


收回率


大约有1%的出厂新品因种种原因需求收回。


不耐受过充


过充电时,过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中,无法再开释,可导致电池寿数短。


不耐受过放


过放电时,电极脱嵌过多锂离子,可导致晶格坍塌,从而缩短寿数。


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