鋰電池基本原理設(shè)計性能培訓(xùn)講義-預(yù)覽頁
【正文】 Li1xCoO2 Li1xNiO2 LixWO2 LixMoO2 LixMnO2 LiNiVO4 Li1xMn2O4 LixVO2 LixMoS2 LiF LixV3O5 3V 0V 時間 △ V=正 負電極電位差 正極電壓曲線 負極電壓曲線 鋰電池電壓 50%容量 中點電壓，或稱平均電壓 13 充電容量 = 充電電流 (mA)充電時間 (h) = 毫安時 (mAh) = 充電電流 (A)充電時間 (h) = 安時 (Ah) 放電容量 = 放電電流 (mA)放電時間 (h) = 毫安時 (mAh) = 放電電流 (A)放電 時間 (h) = 安時 (Ah) 能量 = 電流時間平均電壓 =容量平均電壓 = 瓦時 (毫瓦時 ) 能量密度一般是指具有一定重量和一定體積電池在放電的時候而言 重量比能量密度 = = 瓦時 /公斤 (毫瓦時 /克 ) 體積比能量密度 = = 瓦時 /升 (毫瓦時 /毫升 ) 容量平均電壓 電池重量 容量平均電壓 電池體積 0 200 100 180 120 80 400 300 鎳氫 鋰電 聚合物 體積比能量密度 (瓦時 /升 ) 重量比能量密度 (瓦時 /公斤 ) 鎳鎘 鉛酸 14 電池設(shè)計中的基本考量 放電容量 外形尺寸 電池重量 充放電容量效率 電池內(nèi)阻 放電速率 循環(huán)壽命 溫度特性 安全標準 為實現(xiàn)上述要求而在電池設(shè)計中操作的參數(shù) 卷繞式或疊片式 卷繞式：小電流， 小 容量。 正負電極片寬度 增加寬度可以提高容量，但是，增加制作難度。但是，可能出現(xiàn)安全問題。 = = = 160mA, 即放電電流 I=160mA, 放電時間 t=5h 小時 3V 時間 中點電壓，或稱平均電壓 1h (小時 ) I=800mA 50% C 5 800 5 16 = = = 400mA, 即放電電流 I=400mA, 放電時間 t=2h 小時 2C = = = 1600mA, 即放電電流 I=1600mA, 放電時間 t= 小時 5C = = = 4000mA, 即放電電流 I=4000mA, 放電時間 t= 小時 容量： 充電容量 = 充電電流 x 充電時間 = Ah 或者 mAh 放電容量 = 放電電流 x 放電時間 = Ah 或者 mAh 由于充放電是在一定的 C倍率條件下進行的，因此電池的容量與C倍率直接相關(guān)。 循環(huán)壽命 鋰電池的壽命測試一般是在 條件下進行，但是，為了縮短壽命測試的時間，普遍采用的 C倍率為 1C。例如： DOD = x 100% = % 自放電率 電池充滿電之后，在與外電路沒有接觸和常溫放置的條件下，其電容量會自然衰減。只有這樣操作，才能百分之百的充滿電池。下圖中顯示了電池的剩余能量與電池的開路電壓之間的關(guān)系。C。C 時，電解液會發(fā)生副反應(yīng)而產(chǎn)生大量的氣體，電極片中的樹酯粘接劑也會發(fā)生變質(zhì)，從而導(dǎo)致整個電池逐漸老化和衰退，甚至在短期內(nèi)失效。電池阻抗的公式可表達如下： Z = Z’ + iZ” Z’ 是電池的直流電阻， Z” 是電池的交流阻抗。電池內(nèi)阻的影響因素為： ① 電解液的成分 ② 正負電極片中的成分配方，例如導(dǎo)電碳粉的含量 在 C/5 條件下 40176。C 22 ③ 正負電極片的幾何面積，以及比表面積 ④ 金屬基片 (銅箔和鋁箔 ) ⑤ 電解液與正負電極片界面狀態(tài) ⑥ 溫度 ⑦ 充電狀態(tài) (電池的開路電壓 ) ⑧ 測量頻率高低 ⑨ 電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計 各種不同規(guī)格電池典型的電池內(nèi)阻 電池容量 (mAh) 160 250 500 650 750 800 900 1KHz 電池內(nèi)阻 (mΩ ) 140 110 80 60 50 40 30 1化成 鋰電池被裝配完畢和離開生產(chǎn)線之后，必須經(jīng)過一道被稱作 ” 化成 ” 的工序之后才能出廠進入市場銷售。這樣可以使電池 的安全性能大大提高。各個手機廠家可能有參照上述國際標準而自行制定的產(chǎn)品標準。這些標準尚未普遍采用，因此只作參考。與鎳氫電池不同，鋰電池不具有承受過充電的能力，而且在充電末期 (接近 時 ) 對任何過電壓都非常的敏感。C) ，在此 過程中測試材料與電解液的反應(yīng)溫度 (脫氧溫度 )和放熱能量 。 C)Heat Flow (W/g)LiNiO2LiNi Co O2LiCoO2LiMn2O4Prec harged t o 4. 5VSc an rat e at 10176。 電解液在高溫和電化學(xué)催化條件下發(fā)生氣化和驟然膨脹的體積變化可以用理想氣體公式進行估算： PV = nRT 大約 1 毫升電解液 可以產(chǎn)生 10
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