Вступ до базових знань про літієві батареї

1, склад літієвих акумуляторних клітин

1. Позитивний електродний матеріал: літієві сполуки, такі як оксид кобальту літію (Licoo ₂), оксид марганцю літію (Limn ₂ o ₄), літієвий фосфат заліза (LifePo ₄) та потрійні матеріали (LinixCoymnzo ₂). Різні позитивні матеріали електродів мають різні характеристики продуктивності. Наприклад, оксид кобальту літію має високу щільність енергії, але відносно низьку безпеку, тоді як літієвий фосфат заліза має високу безпеку та тривалий термін експлуатації, але відносно низька щільність енергії.

2. Негативний електродний матеріал: Зазвичай виготовлений з вуглецевих матеріалів, таких як графіт, його функція полягає у зберіганні іонів літію під час зарядки та вивільнення іонів літію під час розряду. Негативні електродні матеріали також включають проміжну фазу вуглецеві мікросфери, літієвий титанат тощо.

3. Діафрагма: пориста полімерна плівка, яка служить для виділення позитивних та негативних електродів, запобігання коротких схем і дозволяє проходити іонами літію. Матеріал діафрагми, як правило, є поліолефінською пористою мембраною.

4. Електроліт: в основному складається з солей літію (таких як літієвий гексафлуорофосфат Lipf ₆) та органічні розчинники, що відповідають за проведення іонів літію між позитивними та негативними електродами. Електроліт може бути рідиною або гелем.

5. Оболонка: оболонка акумулятора може бути виготовлена ​​зі сталі, алюмінію, нікельованого заліза або алюмінієвої пластичної плівки. Школа також включає ковпачок для акумулятора, яка служить виходом для позитивних та негативних електродів.

 

2, Принцип роботи літієвих акумуляторних батарей

Під час зарядки іони літію виділяються з позитивного електрода -матеріалу, проходять через електроліт через сепаратор і вбудовуються в негативний електродний матеріал; Під час розряду іони літію виділяються з негативного електрода -матеріалу, проходять через електроліт через сепаратор і повертаються до позитивного електрода -матеріалу, генеруючи струм у цьому процесі.

 

3, Класифікація літієвих акумуляторних клітин

 

1. Класифіковано за зовнішнім виглядом: квадратний літієвий акумулятор, циліндричний літієвий акумулятор, м'який пакет літієвого акумулятора;

2. Класифіковані за допомогою аутсорсингових матеріалів: алюмінієві оболонки літієві акумулятори, сталеві літієві акумулятори та м'які акумулятори упаковки;

3. Класифікований за позитивним електродним матеріалом: оксид кобальту літію (LICOO2), оксид марганцю літію (Limn2O4), потрійний літіум (LinixCoymnzo2), літієвий фосфат заліза (LifePO4);

4. Класифіковано за допомогою електролітного стану: літій-іонні батареї (LIB) та полімерні батареї (PLB);

5. Класифіковано за призначенням: звичайні батареї та живлення акумуляторів.

6. Класифіковано за характеристиками продуктивності: батареї з високою ємністю, батареї з високою швидкістю, батареї з високою температурою, низькотемпературні батареї тощо

 

4, характеристики літієвих акумуляторних клітин

1. Висока щільність енергії: Літієві акумуляторні батареї можуть зберігати більше енергії, що дозволяє літієвим акумуляторам мати більш високу енергію, ніж інші типи акумуляторів при одному об'ємі або вазі.

2. Життєвий цикл тривалого циклу: після декількох циклів заряду та розряду він все ще може підтримувати хороші показники, як правило, досягаючи сотень або навіть тисяч циклів.

3. Низька швидкість самостійного розряду: Якщо не використовується, швидкість самостійного розряду повільна і може тривалий час підтримувати потужність.

4. Захист навколишнього середовища: він не містить важких металів, таких як ртуть та кадмій, і є відносно екологічно чистим.

 

5, Пояснення загальних термінів

1. Ємність

Відноситься до кількості електроенергії, яку можна отримати з літію в акумуляторі при певних умовах розряду. Формула ємності акумулятора - q=i * t, вимірюється в куломах. Блок ємності акумулятора визначається як AH (амперна година) або MAH (Milliampere Hour), а це означає, що акумулятор 1Ah може бути виписаний протягом 1 години струмом 1А при повному зарядженні.

Раніше акумулятор старих телефонів Nokia (наприклад, BL -5 C) зазвичай становив 500 м. На сьогоднішній день акумулятор смартфонів 800-1900 Mah, електричні велосипеди зазвичай 10-20 ах, а електричні машини зазвичай 20-200 ah.

2. Швидкість стягнення/виписка

Він являє собою кількість струму, що використовується для зарядки та розряду, як правило, обчислюється як кратна номінальної ємності акумулятора, яка зазвичай називається декількома градусами Цельсія. Для акумулятора потужністю 15 0 0mah, 1c вказано як 1500 мАг. Якщо виписано при 2С, його викидають за допомогою струму 3000 мА, і заряджається та виписується при 0,1С, його заряджають і викидають струм 150 мА.

3. Напруга (OCV: Напруга відкритого ланцюга)

Напруга акумулятора, як правило, відноситься до номінальної напруги (також відомої як номінальна напруга) літієвого акумулятора. Номінальна напруга звичайного літієвого акумулятора, як правило, становить 3,7 В, і ми також називаємо його плато напруги 3,7 В.

Коли акумулятор має потужність 20 ~ 80%, напруга зосереджена приблизно на 3,7 В (3,6 ~ 3,9 В), а якщо ємність занадто висока або занадто низька, напруга сильно змінюється.

4. Енергія/потужність

Енергія (e), що акумулятор може випускати при виписці до певного стандарту, вимірюється в WH (ватт годин) або KWH (кіловатні години), з 1 кВт · год =1 кВт / год.

E=u*i*t, він також дорівнює множенням напруги акумулятора на ємність акумулятора

Формула потужності - P=U*I=E/T, вказує кількість енергії, яку можна вивільнити за одиницю часу. Одиниця - W (Watts) або KW (кіловат). Акумулятор потужністю 1500 мАг, як правило, має номінальну напругу 3,7 В, що відповідає енергії 5,55 Вт.

5. Опір

Через те, що зарядка та скидання не можуть бути рівнозначними ідеальному джерелу живлення, існує певний внутрішній опір. Внутрішній опір споживає енергію, звичайно, чим менший внутрішній опір, тим краще.

Одиниця внутрішнього опору акумулятора - Milliohms (M ω).

Внутрішній опір типового акумулятора складається з Омічного опору та опір поляризації, а на величину внутрішнього опору впливає матеріал, виробничий процес та структура акумулятора.

6. Життєвий цикл

Зарядка та скидання акумулятора колись називають циклом, а термін експлуатації циклу є важливим показником для вимірювання продуктивності роботи акумулятора.

Стандарт IEC передбачає, що літієві акумулятори мобільного телефону слід вивільнити з {{0}}. 2c до 3,0 В і заряджений від 1c до 4,2 В. Після 500 циклів ємність акумулятора повинна підтримуватися на рівні 60% або більше початкової ємності. Тобто, термін експлуатації літієвих акумуляторів становить 500 разів.

Відповідно до Національного стандарту, після тривалості циклу в 300 разів, потужність повинна підтримуватися на рівні 70% від початкової потужності. Якщо ємність акумулятора становить менше 60% від початкової ємності, вона, як правило, вважається знятою.

7. Глибина розряду (DOD)

Визначається як відсоток потужності, що виділяється акумулятором, до номінальної ємності.

Чим глибша глибина розряду літієвих батарей, тим коротша час роботи акумулятора.

8. Виріжте напругу

Напруга припинення поділяється на напругу припинення зарядки та розрядження напруги припинення, що означає напругу, при якій акумулятор не може продовжувати заряджати або розрядити. Продовження зарядки або розряду при закінченні напруги суттєво впливає на тривалість життя акумулятора.

Напруга припинення зарядки літієвих акумуляторів, як правило, 4,2 В, а напруга припинення закінчення - 3. 0 v.

Глибока зарядка або розрядження літієвих батарей за межі напруги закінчення суворо заборонена.

9. Швидкість самостійного розряду

Швидкість, з якою ємність акумулятора зменшується під час зберігання, виражена у відсотках від зменшення ємності за одиницю часу.

Швидкість самостійного розряду типового літієвого акумулятора становить від 2% до 9% на місяць.

10. SOC (стан звинувачення)

Посилається на відсоток залишку живлення акумулятора до загальної кількості потужності, яка може бути звільнена, починаючи від 0 до 100%. Відображають рівень акумулятора, що залишився.

 

6, Конвенція про іменування акумуляторів

Різні виробники мають різні умови іменування, але універсальні батареї дотримуються єдиного стандарту, і розмір акумулятора можна визначити під його назвою.

Згідно з IEC 61960, правила циліндричних та квадратних батарей - такі:

1. Циліндричний акумулятор

3 букви з подальшими 5 числами.

Три літери, перша літера являє собою негативний електродний матеріал, я являє собою наявність вбудованих іонів літію, а L являє собою літієвий метал або літієвий електрод; Друга літера являє собою позитивний електродний матеріал, C являє собою кобальт, N являє собою нікель, M - марганець, а V - ванадій; Третя буква, R, являє собою циліндричну форму.

5 цифр, перші 2 цифри представляють діаметр, а останні 3 цифри представляють висоту, все в міліметрах.

2. Квадратна батарея

3 букви з подальшими 6 числами.

Три літери, перша літера являє собою негативний електродний матеріал, я являє собою наявність вбудованих іонів літію, а L являє собою літієвий метал або літієвий електрод; Друга літера являє собою позитивний електродний матеріал, C являє собою кобальт, N являє собою нікель, M - марганець, а V - ванадій; Третя буква P являє собою квадрат.

6 цифр, перші 2 цифри представляють товщину, середні 2 цифри представляють ширину, а останні 2 цифри представляють висоту (довжину), все в міліметрах.

Наприклад, ICR 18650 - це універсальний циліндричний акумулятор з діаметром 18 мм і висотою 65 мм; ICP 053353 - це квадратний акумулятор з товщиною 5 мм, шириною 33 мм і висотою (довжиною) 53 мм.