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锂电池基本常识讲解,电池分类,工作原理,起源

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一、电池的定义及分类:不必要伴随有机械运动,而将各种能量直接转化为直流电能的发电装置

二、电池的工作原理:电池在放电过程中,负极发生氧化反应,向外提供电子;在正极上进行还原反应,从外电路接收电子,电子从负极流到正极,而电流方向正好与电子流动方向相反,故电流经外电路从正极流向负极

三、电池起源:

1887年,英国人赫勒森发明了最早的干电池。

1899年,Waldmar Jungner 发明镍镉电池.

1914年,Thomas Edison 发明碱性电池

1976年,Philips Research的科学家发明镍氢电池.

1991年,Sony.可充电锂离子电池商业化生产

四、锂电池基础知识--电池术语

1、容量(Capacity)电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量,以符号C表示。常用的单位为安培小时,简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。

电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。

1)理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池,常用比容量的概念,即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量,单位为Ah/kg(mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。

2)实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积,单位为 Ah,其值小于理论容量。

3)额定容量也叫保证容量,是按国家或有关部门颁布的标准,保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。

2、内阻(Impedance)

1)定义:电流通过电池内部时受到阻力,使电池的电压降低,此阻力称为电池的内阻。

2)电池的内阻不是常数,在放电过程中随时间不断变化,因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。

3)电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在,使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压,充电时端电压高于电动势和开路电压。

4)欧姆电阻遵守欧姆定律;极化电阻随电流密度增加而增大,但不是线性关系,常随电流密度的对数增大而线性增大。

3、开路电压(Open circuit voltage ,OCV)

1)电池不放电时,电池两极之间的电位差被称为开路电压。

2)电池的开路电压,会依电池正、负极与电解液的材料而异,如果电池正、负极的材料完全一样,那么不管电池的体积有多大,几何结构如何变化,其开路电压都一样的。

4、终止电压(Cut-off discharge voltage)

指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。根据不同的电池类型及不同的放电条件,对电池的容量和寿命的要求也不同,因此规定的电池放电的终止电压也不相同。

5、放电深度(Depth of discharge DOD)

1)在电池使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比,称为放电深度。

2)放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系,当二次电池的放电深度越深,其充电寿命就越短,因此在使用时应尽量避免深度放电。

6、过放电(Over discharge)

电池若是在放电过程中,超过电池放电的终止电压值,还继续放电时就可能会造成电池内压升高,正、负极活性物质的可逆性遭到损坏,使电池的容量产生明显减少。

7、能量密度(Energy density)

1)电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。

2)一般在相同体积下,锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池容量相等的情况下,锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。

8、自放电(Self discharge)

电池不管在有无被使用的状态下,由于各种原因,都会引起其电量损失的现象。电池完全充电后,放置一个月。然后用1C放电至3.0V,其容量记为C2;电池初始容量记为C0;1-C2/C0即为该电池之月自放电率。

9、充电循环寿命(Cycle life)

1)电池在完全充电后完全放电,循环进行,直到容量衰减为初始容量的75%,此时循环次数即为该电池之循环寿命

2)循环寿命与电池充放电条件有关,锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达300-500次(行业标准),最高可达800-1000次。

10、记忆效应(Memory effect)

1)记忆效应是针对镍镉电池而言的,由于传统工艺中负极为烧结式,镉晶粒较粗,如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电,镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中,任何一次不完全的放电都将加深这一效应,使电池的容量变得更低。

2)要消除这种效应,有两种方法,一是采用小电流深度放电(如用0.1C放至0V)一是采用大电流充放电(如1C)几次。

3)镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应。

五、锂电池基础知识---锂离子电池原理

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