Úvod do základních znalostí lithiových bateriových článků

1, Složení lithiových bateriových článků

1. Pozitivní materiál elektrody: Lithiové sloučeniny, jako je oxid lithium kobaltu (licoo ₂), oxid lithium mangan (limn ₂ o ₄), lithiové železné fosfát (Lifepo ₄) a ternární materiály (linixcoymnzo ₂) se používají. Různé pozitivní elektrodové materiály mají různé výkonové vlastnosti. Například oxid lithia kobaltu má vysokou hustotu energie, ale relativně nízkou bezpečnost, zatímco fosfát lithia má vysokou bezpečnost a dlouhou životnost, ale relativně nízkou hustotu energie.

2. Negativní elektrodový materiál: Obecně vyrobené z uhlíkových materiálů, jako je grafit, je jeho funkcí ukládat lithiové ionty během nabíjení a uvolňování lithiových iontů během vybíjení. Negativní elektrodové materiály také zahrnují uhlíkové mikrosfáry střední fáze, lithium titanátu atd.

3. Membrána: Porézní polymerní film, který slouží k izolaci pozitivních a negativních elektrod, prevenci zkratek a umožňující procházet lithiové ionty. Materiál membrány je obvykle polyolefinová porézní membrána.

4. Elektrolyt: Skládá se hlavně z lithiových solí (jako je lithium hexafluorofosfát Lipf ₆) a organická rozpouštědla, odpovědná za provádění lithiových iontů mezi pozitivními a negativními elektrodami. Elektrolyt může být kapalina nebo gel.

5. Shell: Shell baterie může být vyrobeno z oceli, hliníku, niklu nalozeného železa nebo hliníkového plastického filmu. Shell také obsahuje uzávěr pro baterii, která slouží jako vývod pro pozitivní a negativní elektrody.

 

2, pracovní princip lithiových baterií

Během nabíjení se lithiové ionty uvolňují z pozitivního elektrodového materiálu, procházejí elektrolytem skrz separátor a zabudovány do negativního elektrodového materiálu; Během vypouštění se lithiové ionty uvolňují z negativního elektrodového materiálu, procházejí elektrolytem přes separátor a vrací se do pozitivního elektrodového materiálu a vytvářejí proud v tomto procesu.

 

3, Klasifikace lithiových baterií

 

1. Klasifikováno podle vzhledu: čtvercová lithiová baterie, válcová lithiová baterie, lithiová baterie Soft Pack;

2. Klasifikováno podle outsourcingových materiálů: hliníkové skořepiny lithiové baterie, lithiové baterie z ocelových skořápky a baterie měkkých balení;

3. Klasifikováno podle pozitivního elektrodového materiálu: oxid lithium kobaltu (LICOO2), oxid lithium manganového (limn2O4), ternární lithium (linixcoymnzo2), fosfát lithia (LifePO4);

4. Klasifikováno podle stavu elektrolytů: lithium-iontové baterie (lib) a polymerní baterie (PLB);

5. Klasifikováno podle účelu: Běžné baterie a napájecí baterie.

6. Klasifikováno podle charakteristik výkonu: vysokokapacitní baterie, baterie s vysokou rychlostí, vysokoteplotní baterie, nízkoteplotní baterie atd.

 

4, Charakteristiky lithiových bateriových článků

1. Vysoká hustota energie: Lithiové baterie mohou ukládat více energie, což umožňuje lithiovým bateriím mít vyšší energetický výkon než jiné typy baterií při stejném objemu nebo hmotnosti.

2. Dlouhá životnost cyklu: Po více cyklech nabití a vypouštění si může stále udržovat dobrý výkon, obecně dosahuje stovek nebo dokonce tisíců cyklů.

3. Nízká rychlost vlastního výboje: Pokud se nepoužívá, je rychlost vlastního výboje pomalá a může udržovat energii po dlouhou dobu.

4. Ochrana životního prostředí: Neobsahuje těžké kovy, jako je rtuť a kadmium, a je relativně šetrné k životnímu prostředí.

 

5, Vysvětlení běžných termínů

1. kapacita

Odkazuje na množství elektřiny, kterou lze získat z lithia v baterii za určitých podmínek vypouštění. Vzorec pro kapacitu baterie je q=i * t, měřeno v coulombs. Kapacitní jednotka baterie je specifikována jako AH (amprere hodina) nebo MAH (Milliampere Hour), což znamená, že baterie 1AH může být vypuštěna po dobu 1 hodiny s proudem 1A, když je plně nabitá.

Dříve byla baterie starých telefonů Nokia (jako je Bl -5 c) obvykle 500 mAh. V současné době je baterie chytrých telefonů 800-1900 Mah, elektrická kola jsou obvykle 10-20 ah a elektrická auta jsou obvykle 20-200 ah.

2. Rychlost nabíjení/výboje

Představuje množství proudu použitého pro nabíjení a vybíjení, obvykle vypočteno jako násobek nominální kapacity baterie, běžně označovaný jako několik stupňů Celsia. Pro baterii s kapacitou 15 0 0Mah je 1C zadán jako 1500 mAh. Pokud je vybit při 2 ° C, je propuštěn proudem 3000 mA a nabitý a vypouštěn při 0,1 ° C, je nabitý a vypouštěn proudem 150 mA.

3. napětí (OCV: Napětí otevřeného obvodu)

Napětí baterie se obecně týká nominálního napětí (také známého jako jmenovité napětí) lithiové baterie. Nominální napětí běžné lithiové baterie je obecně 3,7 V a také odkazujeme na její napěťovou náhorní plošinu jako 3,7 V.

Pokud má baterie kapacitu 20 ~ 80%, napětí se koncentrováno při přibližně 3,7 V (3,6 ~ 3,9 V) a pokud je kapacita příliš vysoká nebo příliš nízká, napětí se značně mění.

4. energie/energie

Energie (e), že baterie může uvolnit, když je propuštěna na určitý standard, se měří v WH (Watthode Hours) nebo KWH (kilowatthodin), s 1kWh =1 kWh.

E=u*i*t, rovná se také vynásobení napětí baterie kapacitou baterie

Vzorec pro sílu je, p=u*i=e/t, označuje množství energie, které lze uvolnit za jednotku času. Jednotka je W (Watts) nebo KW (kilowatts). Baterie s kapacitou 1500 mAh má obvykle nominální napětí 3,7 V, což odpovídá energii 5,55 wh.

5. odpor

Vzhledem k tomu, že nabíjení a vybíjení nemůže být ekvivalentní ideálnímu zdroji energie, existuje určitý vnitřní odpor. Vnitřní odpor spotřebovává energii, samozřejmě, čím menší je vnitřní odpor, tím lépe.

Jednotka vnitřního odporu baterie je miliohms (m Ω).

Vnitřní odpor typické baterie se skládá z ohmické odolnosti a polarizačního odporu a velikost vnitřního odporu je ovlivněna materiálem, výrobním procesem a strukturou baterie.

6. Život cyklu

Nabíjení a vybíjení baterie se jednou nazývá cyklus a životnost cyklu je důležitým indikátorem pro měření výkonu výdrže baterie.

Standardní IEC stanoví, že baterie lithia mobilního telefonu by měly být propuštěny z {{0}}. 2c do 3,0V a nabité od 1C do 4,2 V. Po 500 cyklech by měla být kapacita baterie udržována na 60% nebo více počáteční kapacity. To znamená, že životnost cyklu lithiových baterií je 500krát.

Podle národního standardu by měla být po 300krát životnost cyklu udržována kapacita na 70% počáteční kapacity. Pokud je kapacita baterie menší než 60% počáteční kapacity, je obecně považována za vyřazeno.

7. Hloubka výboje (DOD)

Definováno jako procento kapacity uvolněné baterií na jmenovité kapacity.

Čím hlubší je hloubka vypouštění lithiových baterií, tím kratší je výdrž baterie.

8. Odříznutí napětí

Ukončovací napětí je rozděleno na napětí a vypouštění napětí a vypouštění napětí, což znamená napětí, při kterém baterie nemůže nadále nabíjet nebo vybíjet. Pokračování nabíjení nebo vypouštění při zakončení napětí má významný dopad na životnost baterie.

Nabíjení zakončení napětí lithiových baterií je obecně 4,2 V a vypouštěcí napětí je 3. 0 v.

Hluboké nabíjení nebo vypouštění lithiových baterií nad rámec zakončení je přísně zakázáno.

9. Rychlost vlastního výboje

Rychlost, při které se kapacita baterie během skladování snižuje, vyjádřená jako procento snížení kapacity na jednotku času.

Rychlost vlastního výboje typické lithiové baterie je 2% až 9% měsíčně.

10. SOC (stav poplatků)

Odkazuje na procento zbývajícího napájení baterie na celkové množství energie, které lze vypouštět, v rozmezí od 0 do 100%. Odráží zbývající úroveň baterie.

 

6, pojmenování úmluvy pro baterie

Různí výrobci mají různé pojmenovací konvence, ale univerzální baterie se řídí jednotným standardem a velikost baterie může být stanovena podle jejího názvu.

Podle IEC 61960 jsou pravidla pro válcové a čtvercové baterie následující:

1. válcová baterie

3 písmena následovaná 5 čísly.

První písmeno představuje negativní elektrodový materiál, představuje přítomnost vestavěných lithiových iontů a L představuje lithium kov nebo lithium slitinovou elektrodu; Druhé písmeno představuje pozitivní elektrodový materiál, C představuje kobalt, n představuje nikl, m představuje mangan a V představuje vanad; Třetí písmeno, R, představuje válcový tvar.

5 číslic, první 2 číslice představují průměr a poslední 3 číslice představují výšku, vše v milimetrech.

2. čtvercová baterie

3 písmena následovaná 6 čísly.

První písmeno představuje negativní elektrodový materiál, představuje přítomnost vestavěných lithiových iontů a L představuje lithium kov nebo lithium slitinovou elektrodu; Druhé písmeno představuje pozitivní elektrodový materiál, C představuje kobalt, n představuje nikl, m představuje mangan a V představuje vanad; Třetí písmeno P představuje čtverec.

6 číslic, první 2 číslice představují tloušťku, střední 2 číslice představují šířku a poslední 2 číslice představují výšku (délka), vše v milimetrech.

Například ICR 18650 je univerzální válcová baterie s průměrem 18 mm a výškou 65 mm; ICP 053353 je čtvercová baterie s tloušťkou 5 mm, šířkou 33 mm a výškou (délkou) 53 mm.