锂电池技术与测试方法

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锂离子电池直流内阻测试方法与相关技术

锂离子电池直流内阻测试方法与相关技术

本技术公开了一种锂离子电池直流内阻测试方法,其特征在于:包括如下步骤:包括数据采集步骤和内阻计算步骤,所述数据采集步骤通过多组不同的恒定电流进行充放电并分别记录充放电过程中的电压、容量信息;所述内阻计算步骤包括确定计算内阻的电池SOC;获取不同恒定电流充电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对或者获取不同恒定电流放电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对;以电流为自变量x、电压为因变量y,通过最小二乘法计算出自变量与因变量关系式y=kx+b中的系数k,所述系数k即为电池直流内阻。

采用本技术测试方法,可计算某温度下全SOC内充放电内阻,为电池应用提供更多应用信息。

技术要求1.一种锂离子电池直流内阻测试方法,其特征在于:包括如下步骤:包括数据采集步骤和内阻计算步骤,所述数据采集步骤通过多组不同的恒定电流进行充放电并分别记录充放电过程中的电压、容量信息;所述内阻计算步骤包括确定计算内阻的电池SOC;获取不同恒定电流充电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对或者获取不同恒定电流放电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对;以电流为自变量x、电压为因变量y,通过最小二乘法计算出自变量与因变量关系式y =kx+b中的系数k,所述系数k即为电池直流内阻。

2.如权利要求1所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法,其特征在于:所述数据采集步骤包括:步骤a、将电池搁置至常温,然后控制电池以设置的放电制度放空;步骤b、将电池静置至常温;步骤c、在常温下,将电池以设置的充电制度充满电;步骤d、将电池静置至测试温度;步骤e、在测试温度下,将电池以电流Id恒流放电至截止电压并记录此过程中电池实时电压、容量信息;步骤f、将电池静置至测试温度;步骤g、控制电池以电流Ig恒流充电至截止电压并记录此过程中电池实时电压、容量信息;步骤h:更换Id、Ig数值,重复步骤a-步骤g,并记录步骤e、步骤g中的实时电压、容量信息。

锂电池三电极测试方法

锂电池三电极测试方法

锂电池三电极测试方法锂电池作为现代能源领域的重要组成部分,其性能和安全性的评估显得尤为重要。

三电极测试方法是一种常用的评估锂电池性能的手段,通过精确测量电池的电压、电流和温度等参数,可以全面了解电池的各项性能指标。

本文将详细介绍锂电池三电极测试方法,以帮助读者更好地理解这一技术。

一、锂电池三电极测试原理锂电池三电极测试系统主要由工作电极、参考电极和辅助电极组成。

其中,工作电极是电池的正负极,参考电极用于测量电池的开路电压,辅助电极用于施加外部电流。

测试过程中,通过改变外部电流的大小和方向,可以测量电池在不同工况下的性能参数。

二、测试设备与仪器1.电化学工作站:用于施加外部电流、测量电压、电流和温度等参数。

2.锂电池测试系统:包括电池夹具、温度控制器、数据采集器等。

3.电子天平:用于测量电池的质量。

4.环境试验箱:用于模拟电池在不同环境条件下的性能。

三、测试步骤1.预处理:将锂电池充满电,静置一段时间,使电池内部状态稳定。

2.测量开路电压:使用电子天平测量电池质量,然后将电池放入测试系统,连接参考电极,测量电池的开路电压。

3.恒电流充放电测试:设置不同的充放电电流,对电池进行恒电流充放电测试。

记录电池在各个阶段的电压、电流和温度等参数。

4.循环性能测试:对电池进行多次充放电循环,观察电池性能的变化。

5.安全性能测试:模拟电池过充、过放、短路等极端工况,评估电池的安全性能。

四、数据分析1.充放电曲线:通过充放电曲线可以了解电池的容量、能量密度、功率密度等性能指标。

2.循环寿命:根据循环性能测试数据,可以评估电池的循环寿命。

3.安全性能:通过安全性能测试数据,可以评估电池在极端工况下的安全性能。

五、结论锂电池三电极测试方法是一种全面评估电池性能的手段,通过对电池在不同工况下的电压、电流和温度等参数的测量,可以为电池的研发、生产和应用提供重要的参考依据。

锂电池充放电产热测试方法_解释说明以及概述

锂电池充放电产热测试方法_解释说明以及概述

锂电池充放电产热测试方法解释说明以及概述1. 引言1.1 概述锂电池作为一种重要的电能存储设备,在电动汽车、可再生能源等领域具有广泛的应用前景。

然而,随着锂电池工作时产生的热量也越来越引起人们的关注。

充放电过程中产生的热量是导致锂电池衰老和故障的主要原因之一。

因此,准确地测量和控制锂电池充放电过程中的产热情况对于确保其安全性、提高其性能以及延长使用寿命至关重要。

本文旨在介绍锂电池充放电产热测试方法,包括充电和放电过程中产热测试方法、重要参数和测量设备等方面的内容。

通过详细解释说明这些方法和相关参数,我们希望能够为进一步改善锂电池设计与优化提供参考,并促进锂电池技术的发展。

1.2 文章结构本文共分为五个部分,每个部分涵盖了不同方面的内容。

第一部分是引言部分,将对整篇文章进行概述并介绍其结构。

第二部分是锂电池充放电产热测试方法解释说明,将详细介绍充电和放电过程中的产热测试方法,并对重要参数和测量设备进行解释,以帮助读者更好地理解和应用这些方法。

第三部分是锂电池充放电产热测试方法概述,将介绍这些方法在实际应用领域的重要性以及其发展背景和现状。

同时,我们也将讨论目前存在的问题和挑战。

第四部分是实验设计与步骤探讨,将深入探讨锂电池充放电产热测试方法的实验设计和步骤。

包括实验样品制备、测试设备准备与校准、以及充放电过程监测、数据获取与分析方法等。

最后一部分是结论与未来展望,在这一部分中,我们将总结本文的主要发现并提出局限性和改进建议。

此外,我们还将对未来发展方向进行展望,并进行推测分析。

1.3 目的本文旨在通过详细阐述锂电池充放电过程中产热情况的测试方法并对相关参数和测量设备进行解释说明,为读者提供一个全面而清晰的了解。

通过这些方法的介绍,我们希望能够促进锂电池产热测试技术的发展,并进一步改善锂电池设计和优化。

最终实现对锂电池充放电过程中产热情况的准确测量与控制,提高锂电池的安全性、性能和使用寿命。

2. 锂电池充放电产热测试方法解释说明:2.1 充电产热测试方法:锂电池的充电过程中,由于内部化学反应、材料特性和能量转换的原因,会产生一定数量的热量。

锂电池dcir测试方法 -回复

锂电池dcir测试方法 -回复

锂电池dcir测试方法-回复锂电池DCIR测试方法锂电池的DCIR(Direct Current Internal Resistance,直流内阻)是衡量其电池性能的一个重要指标,可以反映电池内部化学反应、电荷和放电过程中能量转化的效率。

DCIR的大小直接影响锂电池的性能和寿命,因此DCIR测试在锂电池领域中具有重要意义。

本文将介绍一种常见的锂电池DCIR测试方法,为了详细说明该方法,将按照以下步骤逐一回答。

第一步:准备测试设备和试验样品首先,我们需要准备测试设备。

DCIR测试一般需要使用电池分析仪(Battery Analyzer),由一个恒流源和一个测量电压的电压表组成。

其次,我们需要选择试验样品。

在测试之前,要确保样品电量足够,并充分搅拌均匀。

第二步:设定测试参数接下来,我们需要根据实际需求设定测试参数。

首先是恒流源电流的选择。

通常情况下,根据电池的额定电流选择一个相对较小的恒流源电流可以更好地反映出电池的真实性能。

其次是测量电压范围的设定。

根据电池的额定电压和测试精度,选择一个合适的测量电压范围。

第三步:进行测试在开始测试之前,将电池放置在恒温箱中,使其温度保持恒定。

然后,将电池连接到电池分析仪上,确保连接正确。

开始测试后,记录测试时长和样品电压随时间的变化。

在测试过程中,记住定期检查并记录电池的温度。

第四步:数据处理和结果分析测试结束后,我们需要对测试数据进行处理和结果分析。

首先,我们可以通过计算得到电池每个时间点的内阻值。

将恒流源电流与电池电压的差值除以恒流源电流即可得到。

接下来,可以绘制内阻随时间变化的曲线图,以直观地了解电池内阻的变化趋势。

此外,还可以通过计算和分析内阻的平均值、最大值和最小值等参数,对电池的性能进行更全面的评估。

第五步:校准和验证为了保证测试结果的准确性和可靠性,我们需要进行校准和验证。

在进行锂电池DCIR测试之前,定期校准电池分析仪的电流源和电压表。

此外,为了验证测试方法的可行性,可以选择一些已知DCIR的标准电池进行测试,并与已知值进行对比,以确保测试结果的准确性。

(完整版)磷酸铁锂电池测试方法

(完整版)磷酸铁锂电池测试方法

低温磷酸铁锂电池测试方法及检测标准1.电池测试方法1.1蓄电池充电在20℃士5℃条件下,蓄电池以1I3(A)电流放电,至蓄电池电压达到2.0 V,静置1h,然后在20℃±5℃条件下以1I3(A)恒流充电,至蓄电池电压达3.65V时转恒压充电,至充电电流降至0.1I3时停止充电。

充电后静置lh。

1.2 20℃放电容量a) 蓄电池按1.1方法充电。

b) 蓄电池在20℃士5℃下以1I3(A)电流放电,直到放电终止电压2.0V 。

c) 用1I3(A)的电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)。

d) 如果计算值低于规定值,则可以重复a)一c)步骤直至大于或等于规定值,允许5次。

1.3 -20℃放电容量a) 蓄电池按1.1方法充电。

b) 蓄电池在-20℃士2℃下储存20h。

c) 蓄电池在-20℃士2℃下以1I3(A)电流放电,直到放电终止电压2.0V。

d) 用c)电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计),并表达为20℃放电容量的百分数。

1.4 -40℃放电容量a) 蓄电池按1.1方法充电。

b) 蓄电池在-40℃士2℃下储存20h。

c) 蓄电池在-40℃士2℃下以1I3(A)电流放电,直到放电终止电压2.0V。

d) 用c)电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计),并表达为20℃放电容量的百分数。

备注:1I3— 3h率放电电流,其数值等于C3/3。

C3— 3 h率额定容量(Ah)。

1.5 高温荷电保持与容量恢复能力:a) 蓄电池按1.1方法充电。

b) 蓄电池在60℃士2℃下储存7day。

c) 蓄电池在20℃士5℃下恢复5h后,以1I3(A)电流放电,直到放电终止电压2.OV d) 用 c)的电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计),荷电保持能力可以表达为额定容量的百分数。

e) 蓄电池再按1.1方法充电。

f) 蓄电池在20℃士5℃下以113(A )电流放电,直到放电终止电压2.0V 。

9) 用 f)的电流值和放电时间数据计算容量(以A-h计),容量恢复能力可以表达为额定容量的百分数。

锂电池测试方法

锂电池测试方法

实用标准文案锂电池性能测试方法消费者在使用时往往不清楚电池锂电池是一个要求高品质、高安全的产品、有时甚至盲目使用的性能,导致在使用时电池的工作效率往往达不到理想目标,因此了解电池的性能也还会引起电池爆炸事件的发生,人生安全也会受到损伤,是至关重要的。

锂电池性能测试主要包括电压、内阻、容量、内压、自放电率、循环寿命、密封性能、安全性能、储存性能、外观等,其它还有过充、过放、可焊性、耐腐蚀性等工具/原料测试仪硬质棒钉子步骤方法/方法一、自放电测试一般镍镉和镍氢电池的自放电测试为: 由于标准荷电保持测试时间太长,放电至,将电池以0.2C24采用小时自放电来快速测试其荷电保持能力C1,测其放电容量放电至以分钟搁置分钟充电1.0V.1C80,15,1C10V,精彩文档.实用标准文案100%×C2,C2/C124小时后测1C容量80再将电池以1C充电分钟,搁置15%应小于小时自放电来快速测试其荷电保持24:锂电池的自放电测试为一般采用截止电4.2V,3.0V,恒流恒压1C充电至0.2C能力,将电池以放电至再将电池3.0V测其放电容量C1,1C:10mA,搁置15分钟后,以放电至流容量小时后测1C充电至4.2V,截止电流100mA,搁置241C恒流恒压99%.×C2,C2/C1100%应大于方法二、内阻测量一般分为电流流过电池内部所受到的阻力,电池的内阻是指电池在工作时,测直流内阻时由于电极容易,,交流内阻和直流内阻由于充电电池内阻很小而测其交流内阻可免除极化内;,产生极化内阻,故无法测出其真实值极化.得出真实的内值阻的影响,给电池一个利用电池等效于一个有源电阻的特点交流内阻测试方法为:,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精,1000HZ,50mA的恒定电流.确地测量其阻值方法三、IEC标准循环寿命测试IEC规定镍镉和镍氢电池标准循环寿命测试为: 支后放至电池以0.2C1.0V/精彩文档.实用标准文案一个循环).30分(0.2C1.以0.1C充电16小时,再以放电2小时(2-48个循环).分分2.0.25C充电3小时10,以0.25C放电2小时20循环)1.0V(33.0.25C充电小时10分,以0.25C放至第49对镍氢),放电至充电4.0.1C16小时,搁置1小时,0.2C1.0V(第50个循环对镍隔电放电时间应大于电池重复1-4共400个循环后,其0.2C3小时;共池重复1-4500个循环,其0.2C放电时间应大于3小时. EC规定锂电池标准循环寿命测试20MA,电池以0.2C放至3.0V/支后,1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流次后容量,再以500)反复循环0.2C 放电至3.0V(一个循环1搁置小时后.60%以上应在初容量的方法四、内压测试镍镉和镍氢电池内压测试为:根据电池钢壳的轻微形变1C充电3,小时以放至将电池以0.2C1.0V后,测试中电池不应彭底,.漏液或爆炸通过转换得到电池的内压情况,:(UL标准)锂电池内压测试为检验电池是下,11.6kPa)(15240m模拟电池在海拔高度为的高空低气压.否漏液或发鼓精彩文档.实用标准文案然后将其10mA,4.2V,截止电流:将电池1C充电恒流恒压充电到具体步骤电池不会爆,)的低压箱中储存6小时311.6Kpa,放在气压为温度为(20±℃.裂口,漏液,炸,起火方法五、跌落测试每个,高处跌落于硬质橡胶板上将电池组充满电后从三个不同方向于1m,外包装无破损.电池组电性能应正常方向做2次,方法六、振动实验测试:镍镉和镍氢电池振动实验方法为小时后按下述条24,搁置后,0.1C充电16小时1.0V电池以0.2C放电至:件振动振幅:4mm分分钟.XYZ 三个方向各振动30:1000频率次,以内,内阻变化在±5m0.02V振动后电池电压变化应在±之间:锂电池振动实验方法为10mA,4.2V,截止电流后电池以0.2C放电至3.0V1C充电恒流恒压充电到:24搁置小时后按下述条件振动0.8mm振幅精彩文档.实用标准文案使电池在10HZ-55HZ之间振动,每分钟以1HZ.的震动速率递增或递减振动后电池电压变化应在±0.02V之间,.5m以内内阻变化在方法七、撞击实验磅电池充满电后,将一个15.8mm直径的硬质棒横放于电池上,用一个20的重物从610mm的高度掉下来砸在硬质棒上,电池不应爆炸起火或漏液.方法八、穿刺实验并用一个直径为电池充满电后,2.0mm~25mm的钉子穿过电池的中心,电池不应该爆炸起火把钉子留在电池内,.方法九、高温高湿测试镍镉和镍氢电池高温高湿测试为:,85%℃,1C电池以0.2C放电至1.0V后充电75分钟后将其置与温度66电池不应变形小时192小时(8天),于常温常湿下搁置2,湿度条件下储存以上或漏液,容量恢复应在标称容量的80%.)锂电池高温高湿测试为:(国家标准相对±2℃),然后放入恒流恒压充电到将电池1C4.2V,截止电流10mA,(40的)±,将电池取出在(205℃后的恒温恒湿箱中搁置湿度为90%-95%48h2.75V,恒流放电到再以观测电池外观应该无异常现象条件下搁置2h,,1C精彩文档.实用标准文案放电循环直至放电容量不少于,1C1C)(20然后在±5℃的条件下,进行充电3初始容量的85%,但循环次数不多于次.注意事项测试时间搁置24小时测试安全措施要做好循环测试不多余三次精彩文档.。

锂电池电量检测方法

锂电池电量检测方法

锂电池电量检测方法锂电池电量检测是评估锂电池剩余电量的过程,主要目的是确定电池的可用时间和充电状态。

这些信息对于用户选择合适的充电时间和了解电池寿命非常重要。

本文将介绍几种常用的锂电池电量检测方法。

1. 电压法电压法是最常用的一种电量检测方法。

根据锂电池的典型电压特性,可以通过测量电池的开路电压(OCV)或负载电压来估计电池的电量。

开路电压是指未连接到负载时的电池电压,可以通过测量锂电池两端的电压来得到。

通过将电池连接到负载并测量其电压,可以根据负载电压和电池内阻之间的关系来估计电池电量。

2. 电流积分法电流积分法是通过积分电流来估计电池的剩余容量。

通过测量电池的充放电电流,并对其进行积分,可以得到电池的容量信息。

但是这种方法需要准确控制电流的变化速率,并考虑电池的放电效率,因此需要一定的算法和校准过程来提高准确性。

3. 温度法温度法是一种间接估计电池电量的方法。

由于锂电池的内阻与电池的温度有关,可以通过测量锂电池的温度来推算电池的剩余电量。

这种方法的优点是简单易行,但不够准确,需要进行更复杂的算法处理来提高准确性。

4. 电池内阻法电池内阻法是通过测量电池的内阻来估计电池的电量。

电池的内阻与其剩余容量有一定的关系,通过测量电池的内阻变化可以推算电池的电量。

这种方法需要专用的测试设备和技术,适用于研究和开发领域。

除了上述方法,还有一些其他的电量检测方法,如库伦计数法、容量检测法等。

每种方法都有其优缺点,可以根据具体需求选择适合的方法。

需要注意的是,锂电池的电量检测不仅仅是通过单一的方法来判断,而是综合考虑多种因素。

例如,充放电过程中的电流变化、电池的使用环境、电池的温度等都会对电量检测结果产生影响。

因此,在实际应用中,需要结合多种方法来进行电量检测,以提高准确性和可靠性。

综上所述,锂电池电量检测是评估锂电池剩余电量的重要过程,可以通过电压法、电流积分法、温度法、电池内阻法等多种方法来进行。

每种方法都有其优缺点,需要根据具体需求选择适合的方法,并综合考虑多种因素来提高准确性和可靠性。

储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术要求与试验方法

储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术要求与试验方法

储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术要求与试验方法储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术要求与试验方法随着能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展,储能技术的需求也越来越大。

储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术是一种新型的储能技术,它具有高能量密度、长寿命、高安全性等优点,因此备受关注。

本文将介绍储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术的要求和试验方法。

一、储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术要求1.电池性能要求储能系统梯次利用磷酸铁锂电池的性能要求非常高,主要包括以下几个方面:(1)高能量密度:电池的能量密度要足够高,以满足储能系统的需求。

(2)长寿命:电池的寿命要足够长,以保证储能系统的稳定运行。

(3)高安全性:电池的安全性要足够高,以避免发生火灾、爆炸等事故。

2.系统设计要求储能系统梯次利用磷酸铁锂电池的系统设计也有一定的要求,主要包括以下几个方面:(1)系统稳定性:储能系统的稳定性要足够高,以保证系统的正常运行。

(2)系统效率:储能系统的效率要足够高,以提高能源利用率。

(3)系统安全性:储能系统的安全性要足够高,以避免发生火灾、爆炸等事故。

二、储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术试验方法1.电池性能测试(1)电池容量测试:使用标准充电和放电方法,测试电池的容量。

(2)电池循环寿命测试:使用标准充放电方法,测试电池的循环寿命。

(3)电池安全性测试:测试电池的安全性能,包括过充、过放、高温等情况下的安全性能。

2.系统设计测试(1)系统稳定性测试:测试储能系统的稳定性能,包括系统的运行稳定性、系统的故障处理能力等。

(2)系统效率测试:测试储能系统的效率,包括系统的充电效率、放电效率等。

(3)系统安全性测试:测试储能系统的安全性能,包括系统的过充、过放、高温等情况下的安全性能。

总之,储能系统梯次利用磷酸铁锂电池技术是一种非常有前途的储能技术,它具有高能量密度、长寿命、高安全性等优点。

在实际应用中,需要严格按照要求进行测试和设计,以保证系统的稳定运行和安全性。

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锂离子电池技术与测试方法目 录第一部分1.1 锂离子电池简介 ----------------------------2 1.2. 锂离子电池组成 -------------------------3 1.3. 锂离子电池原理 -------------------------4 1.4. 锂离子电池的种类 ------------------------5 1.5. 锂离子电池优缺点 ------------------------7 1.6. 如何正确使用锂离子电池 ------------------8第二部分ST-BTJCY3000型智能电池充电放电检测仪2.1. 性能特点 --------------------------------10 2.2. 技术指标 --------------------------------11 2.3 技术支持与网站信息 -----------------------12第三部分聚合物锂离子电池规格、测试方法和标准3.1.聚 合 物 锂 离 子 充 电 电 池 规 格--------------15 3.2.测试标准 ------------------------------------------16 3.3.文档参考的国标依据 --------------------------------18第一部分1.1 锂离子电池简介1.1.1锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。

在介绍Li-ion之前,应先介绍锂电池。

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二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。

电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

1.1.2后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。

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,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。

1.1.3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 Batteries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 Batteries又叫摇椅式电池。

1.2. 锂离子电池的组成1.2.1钢壳/铝壳系列:(1)电池上下盖(2)正极——活性物质一般为氧化锂钴 (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)1.2.2软包装系列(1)正极——活性物质一般为氧化锂钴 (2)隔膜——PP或者PE复合膜(3)负极——活性物质为碳(4)有机电解液(5)电池壳——铝塑复合膜1.3.1 锂系电池分为锂电池和锂离子电池。

目前手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池。

手机等PDA产品使用的是锂离子电池,而真正的锂电池由于危险性大,没有应用于日常电子产品。

锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。

锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。

锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。

在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,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示,而负极用插入或脱插表示)。

在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。

1.3.2 锂离子电池能量密度大,平均输出电压高。

自放电小,每月在10%以下。

没有记忆效应。

工作温度范围宽为-20℃~60℃。

循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大。

使用寿命长。

没有环境污染,被称为绿色电池。

1.3.3 充电是电池重复使用的重要步骤,锂离子电池的充电过程分为两个阶段:恒流快充阶段(指示灯呈红色或黄色)和恒压电流递减阶段(指示灯呈绿色)。

恒流快充阶段,电池电压逐步升高到电池的标准电压,随后在控制芯片下转入恒压阶段,电压不再升高以确保不会过充,电流则随着电池电量的上升逐步减弱到0,而最终完成充电。

电量统计芯片通过记录放电曲线可以抽样计算出电池的电量。

锂离子电池在多次使用后,放电曲线会发生改变,锂离子电池虽然不存在记忆效应,但是充电不当会严重影响电池性能。

锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。

过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。

1.3.4充电量等于充电电流乘以充电时间,在充电控制电压一定的情况下,充电电流越大(充电速度越快),充电电量越小。

电池充电速度过快和终止电压控制点不当,同样会造成电池容量不足,实际是电池的部分电极活性物质没有得到充分反应就停止充电,这种充电不足的现象随着循环次数的增加而加剧。

1.4.1不可充电的锂电池有多种,目前常用的有锂-二氧化锰电池、锂—亚硫酰氯电池及锂和其它化合物电池。

1) 锂-二氧化锰电池(Li MnO2)锂-二氧化锰电池是一种以锂为阳极、以二氧化锰为阴极,并采用有机电解液的一次性电池。

该电池的主要特点是电池电压高,额定电压为3V(是一般碱性电池的2倍);终止放电电压为2V;比能量大(见上面举的例子);放电电压稳定可靠;有较好的储存性能(储存时间3年以上)、自放电率低(年自放电率≤2%);工作温度范围-20℃~+60℃。

该电池可以做成不同的外形以满足不同要求,它有长方形、圆柱形及纽扣形(扣式)。

2)可充电锂离子电池可充电锂离子电池是目前手机中应用最广泛的电池,但它较为“娇气”,在使用中不可过充、过放(会损坏电池或使之报废)。

因此,在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。

锂离子电池充电要求很高,要保证终止电压精度在1%之内,目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC,以保证安全、可靠、快速地充电。

1.4.2 根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(p olymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。

聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,电池的工作原理也基本一致。

它们的主要区别在于电解质的不同, 液态锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。

聚合物锂离子电池可分为三类:(1)固体聚合物电解质锂离子电池。

电解质为聚合物与盐的混合物,这种电池在常温下的离子电导率低,适于高温使用。

(2)凝胶聚合物电解质锂离子电池。

即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂,从而提高离子电导率,使电池可在常温下使用。

(3)聚合物正极材料的锂离子电池。

采用导电聚合物作为正极材料,其比能量是现有锂离子电池的3倍,是最新一代的锂离子电池。

由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比,聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题,因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳,从而可以提高整个电池的比容量;聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料,其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50%以上。

此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提高。

基于以上优点,聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。

聚合物锂离子(Lithium ion polymer)电池,具有更高能量密度、小型化、薄型化、轻量化、高安全性、长循环寿命与低成本的新型电池。

因此,在未来2~3年内,聚合物锂电池取代锂离子电池市场的份额将达50%。

1.4.3 当前手机已被广泛使用,早期的手机中多使用镍氢电池,但灵巧型的手机则是锂离子电池。

正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。

锂离子电池是目前应用最为广泛的锂电池,它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式,并且有由几个电池串联在一起组成的电池组。

锂离子电池的额定电压为 3.6V(有的产品为 3.7 V)。

充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关:阳极材料为石墨的4.2 V;阳极材料为焦炭的4.1V。

不同阳极材料的内阻也不同,焦炭阳极的内阻略大,其放电曲线也略有差别。

一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。

现在使用的大部分是4.2V的,锂离子电池的终止放电电压为2.5V~2. 75V(电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有不同)。

低于终止放电电压继续放电称为过放,过放对电池是有损害的。

1.4.4锂离子电池不适合用作大电流放电,过大电流放电时会降低放电时间(内部会产生较高的温度而损耗能量)。

因此电池生产工厂给出最大放电电流,在使用中应小于最大放电电流。

锂离子电池对温度有一定要求,工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围。

锂离子电池对充电的要求是很高的,它要求精密的充电电路以保证充电的安全。

终止充电电压精度允差为额定值的±1%(例如:充4.2V的锂离子电池,其允差为±0.0 42V),过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。

锂离子电池充电电流应根据电池生产厂家的建议,并要求有限流电路以免发生过流(过热)。

一般常用的充电率为0.25C~1C(C是电池的容量,如C=800mAh,1C充电率即充电电流为800mA)。

在大电流充电时往往要检测电池温度,以防止过热损坏电池或产生爆炸。

1.4.5锂离子电池充电分为两个阶段:先恒流充电,到接近终止电压时改为恒压充电。

以800mAh容量的电池为例,其终止充电电压为 4.2V。

电池以800mA(充电率为1C)恒流充电,开始时电池电压以较大的斜率升压,当电池电压接近4.2V时,改成4.2V恒压充电,电流渐降,电压变化不大,到充电电流降为1/10C(约80mA)时,认为接近充满,可以终止充电(有的充电器到1/10C后启动定时器,过一定时间后结束充电)。

锂离子电池在充电或放电过程中若发生过充、过放或过流时,会造成电池的损坏或降低使用寿命。

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