鋰電池基本原理設(shè)計性能培訓講義(編輯修改稿)
2024-09-12 15:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 培小時 /克，或者說，每安培小時需要 克氧。 3. 鋰 氧電池需要 + = 1安培小時的電量，反過來說，每克活性材料可以產(chǎn)生 安培小時的電量。 4. 鋰 氧電池平衡電動勢為 。 5. 鋰 氧電池理論能量密度即等于 安培小時 /克 * =瓦小時 /克，或者 6110 瓦小時 /公斤。 非標準狀態(tài)下的電極電勢 標準電極電勢和非標準狀態(tài)電極電勢的關(guān)系可用 Nernst 等式表示： 對反應(yīng) A + B = C + D E = E0 * ln(ac * ad / aa * ab) 對反應(yīng) aA + bB = cC +dD E = E0 * ln(acc * add / aaa * abb) 11 “a”是活度參數(shù) R 是摩爾氣體常數(shù) ( J/k.*mol) T 是絕對溫度 N 是反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù) F 是法拉第常數(shù)， 96485 庫侖 /摩爾。 以鋰離子電池為例 1. 電容量 鋰電池中常用的正極和負極材料，其理論和實際容量列表如下： 材料名稱 理論容量 (mAh/g) 實際容量 (mAh/g) 晶體結(jié)構(gòu) 用途 LiCoO2 274 145 二維層狀 正極 LiNiO2 274 210 二維層狀 正極 LiNiCoO2 274 198 二維層狀 正極 LiMn2O4 148 123 三維通道 正極 天然石墨 372 300~350 二維層狀 負極 人造石墨 372 300~360 二維層狀 負極 2. 電壓 (或稱為電勢差、電位差 ) 電極材料的電壓是相對于鋰金屬而言的，當鋰金屬的電位被設(shè)定為０時，其他電極材料的電位將以此為基礎(chǔ)。從化學角度而言，電極材料的電壓直接與其晶體結(jié)構(gòu)中的化學鍵能量相聯(lián)系。下圖中給出了各種常用正極和負極材料的化學鍵能量，以電子伏特為單位，這些化學鍵能量可以直接換算成材料的電位差。 12 3. 能量 平均電壓 = 電池放電到 50%容量時的正極與負極電位之差。 6eV 5eV 4eV 3eV 2eV 1eV 0eV 鋰金屬 LixC 石墨 LixC 石油焦 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。疊片式：大電流， 大 容量。 正負電極片成分配方 正電極片：活性材料 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 非活性材料：導電碳粉，樹脂粘接劑 負電極片：活性材料 ：石墨 非活性材料：導電碳粉，樹脂粘接劑 正負電極片長度與厚度： 長度與厚度必須平衡，長而簿對循環(huán)壽命、放電速率有利，但容量較小。短而厚對循環(huán)壽命、放電速率不利，但容量較大。 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。 正負電極片的孔隙率和密度 15 增大孔隙率則使密度降低，對循環(huán)壽命、放電速率有利，但容量較小。 電解液成份配方 解決氣漲問題的關(guān)鍵。 隔膜紙厚度 降低隔膜紙厚度有利于減少電池內(nèi)阻，對循環(huán)壽命、放電速率有利，但容量較小。但是，可能出現(xiàn)安全問題。 隔膜紙孔隙率 五、鋰電池的技術(shù)性能 (電池測試概念 ) C倍率 (Crate) ， ， 1C， 2C， 3C~10C 例如： 800mAh 電池，在充滿電之后，做放電測試。在 I=800mA 恒定電流下，放電至 3V 截止。放
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1