Uvod v osnovno znanje litijevih baterijskih celic

1, sestava litijevih baterijskih celic

1. Pozitivni elektrodni material: litijeve spojine, kot so litijev kobaltni oksid (LICOO ₂), litijev manganov oksid (Limn ₂ O ₄), litijev železov fosfat (LifePO ₄) in Ternarni materiali (linixcoymnzo ₂). Različni materiali pozitivnih elektrod imajo različne lastnosti zmogljivosti. Na primer, litijev kobaltni oksid ima visoko energijsko gostoto, vendar relativno nizko varnost, medtem ko ima litijev železov fosfat visoko varnost in dolgo življenjsko dobo, vendar relativno nizka gostota energije.

2. Negativni elektrodni material: Na splošno izdelan iz ogljikovih materialov, kot je grafit, je njegova funkcija med odvajanjem shranjevanje litijevih ionov med polnjenjem in sproščanjem litijevih ionov. Negativni materiali elektrode vključujejo tudi ogljikove mikrosfere vmesnih faz, litijev titanat itd.

3. Diafragma: porozni polimerni film, ki služi za izolacijo pozitivnih in negativnih elektrod, preprečuje kratke vezje in omogoča, da se skozi prehod litijevih ionov. Material diafragme je ponavadi poliolefinska porozna membrana.

4. Elektrolit: v glavnem sestavljen iz litijevih soli (na primer litijev heksafluorofosfat lipf ₆) in organska topila, odgovorna za izvajanje litijevih ionov med pozitivnimi in negativnimi elektrodami. Elektrolit je lahko tekoč ali gel.

5. Shell: lupina baterije je lahko izdelana iz jekla, aluminija, nikljevega železa ali aluminijastega plastičnega filma. Lupina vključuje tudi pokrovček za baterijo, ki služi kot izhod za pozitivne in negativne elektrode.

 

2, delovno načelo litijevih baterijskih celic

Med polnjenjem se litijevi ioni sprostijo iz pozitivnega elektrod, skozi elektrolit skozi separator prehajajo skozi elektrolit in vdelajo v negativni material elektrode; Med praznjenjem se litijevi ioni sprostijo iz negativnega materiala elektrode, skozi separator prehajajo skozi elektrolit in se v tem postopku vrnejo v pozitivni material elektrode.

 

3, Razvrstitev litijevih baterijskih celic

 

1. Razvrščena po videzu: kvadratna litijeva baterija, cilindrična litijeva baterija, mehka litijeva baterija;

2. Razvrščeni z zunanjim izvajanjem materialov: aluminijaste lupine litijeve baterije, litijeve baterije jeklene lupine in mehke paketne baterije;

3. Razvrščeno s pozitivnim elektronskim materialom: litijev kobaltni oksid (LICOO2), litijev manganov oksid (LIMN2O4), Ternarni litij (linixcoymnzo2), litijev železov fosfat (LifePO4);

4. Razvrščeno z elektrolitnim stanjem: litij-ionske baterije (LIB) in polimerne baterije (PLB);

5. Razvrščeno po namenu: navadne baterije in napajalne baterije.

6. Razvrščene po značilnostih zmogljivosti: baterije z visoko zmogljivostjo, baterije z visoko hitrostjo, visokotemperaturne baterije, nizkotemperaturne baterije itd.

 

4, značilnosti litijevih baterijskih celic

1. Visoko energijsko gostoto: Litijeve baterijske celice lahko shranijo več energije, kar omogoča, da imajo litijeve baterije večjo proizvodnjo energije kot druge vrste baterij na isti prostornini ali teži.

2. Dolgo življenjsko dobo: Po večkratnih ciklih polnjenja in praznjenja lahko še vedno ohrani dobro delovanje, na splošno pa doseže sto ali celo tisoč ciklov.

3. Nizka hitrost samostojnega izpusta: Kadar ne uporabljate, je hitrost samostojnega izpusta počasna in lahko dolgo vzdržuje moč.

4. varstvo okolja: ne vsebuje težkih kovin, kot sta živo srebro in kadmij, in je relativno okolju prijazen.

 

5, razlaga skupnih izrazov

1. zmogljivost

Se nanaša na količino električne energije, ki jo je mogoče dobiti iz litija v bateriji v določenih pogojih praznjenja. Formula za zmogljivost baterije je Q=i * t, merjena v Coulombsu. Enota zmogljivosti baterije je določena kot AH (ampere uro) ali MAH (miliampere uro), kar pomeni, da se lahko 1ah baterijo odvaja 1 uro s tokom 1A, ko se popolnoma napolni.

Prej je bila baterija starih telefonov Nokia (na primer BL -5 C) običajno 500mAh. Danes je baterija pametnih telefonov 800-1900 mah, električna kolesa so običajno 10-20 AH, električni avtomobili pa so običajno 20-200 ah.

2. stopnja stroškov/odvajanja

Predstavlja količino toka, ki se uporablja za polnjenje in odvajanje, ki se običajno izračuna kot večkratna nominalna zmogljivost baterije, ki jo običajno imenujemo več stopinj Celzija. Za baterijo z zmogljivostjo 15 0 0m je 1c določena kot 1500mAh. Če je izpuščen na 2C, ga izpustimo s tokom 3000mA in ga napolnimo in izpraznimo na 0,1C, se napolni in izpusti s tokom 150mA.

3. Napetost (OCV: napetost odprtega vezja)

Napetost baterije se na splošno nanaša na nazivno napetost (znano tudi kot nazivna napetost) litijeve baterije. Nominalna napetost navadne litijeve baterije je na splošno 3,7 V, na njegovo napetostno planoto pa navajamo tudi kot 3,7 V.

Kadar ima baterija zmogljivost 20 do 80%, je napetost koncentrirana na približno 3,7 V (3,6 ~ 3,9 V), in če je zmogljivost previsoka ali prenizka, se napetost močno spremeni.

4. energija/moč

Energija (e), da se lahko baterija sprosti, ko se izprazni na določen standard, se meri v WH (vatovih urah) ali kWh (kilovatne ure), z 1kWh =1 kWh.

E=u*i*t, enako je tudi pomnoževanje napetosti baterije z zmogljivostjo baterije

Formula za moč je, p=u*i=e/t, označuje količino energije, ki jo lahko sprostimo na enoto. Enota je W (vata) ali KW (Kilowatts). Akumulator z zmogljivostjo 1500mAh ima običajno nazivno napetost 3,7 V, kar ustreza energiji 5,55Wh.

5. Odpornost

Zaradi dejstva, da polnjenje in odvajanje ne moreta biti enakovredni idealnemu viru energije, obstaja določen notranji upor. Notranja odpornost porabi energijo, seveda, manjša je notranja odpornost, tem bolje.

Enota notranjega upora baterije je miliohms (M ω).

Notranji upor tipične baterije je sestavljen iz ohmične odpornosti in polarizacijske odpornosti, na velikost notranje odpornosti pa vplivajo material, proizvodni postopek in struktura baterije.

6. CIKLJUČENO ŽIVLJENJE

Polnjenje in odvajanje baterije se enkrat imenuje cikel, življenjska doba cikla pa je pomemben pokazatelj za merjenje zmogljivosti življenjske dobe baterije.

Standard IEC določa, da je treba litijeve baterije mobilnega telefona izpustiti iz {{0}}}. 2C do 3.0V in napolniti od 1C do 4.2V. Po 500 ciklih je treba ohraniti zmogljivost baterije pri 60% ali več začetne zmogljivosti. To pomeni, da je življenjska doba litijevih baterij 500 -krat.

Glede na nacionalni standard je treba po 300 -krat življenjsko dobo cikla ohraniti zmogljivost pri 70% začetne zmogljivosti. Če je zmogljivost baterije manjša od 60% začetne zmogljivosti, se na splošno šteje za odstranjevanje.

7. globina izcedka (DOD)

Opredeljen kot odstotek zmogljivosti, ki jo baterija sprosti v nazivno zmogljivost.

Globlje je globina praznjenja litijevih baterij, krajša je življenjska doba baterije.

8. odrezana napetost

Prekinitvena napetost je razdeljena na polnjenje napetosti in odvajanja napetosti, kar pomeni napetost, pri kateri baterija ne more nadaljevati z polnjenjem ali praznjenjem. Nadaljevanje napolnjenosti ali praznjenja pri končni napetosti pomembno vpliva na življenjsko dobo baterije.

Napolnjena napetost litijevih baterij je običajno 4,2 V, napetost izpuščanja pa 3. 0 v.

Globoko polnjenje ali odvajanje litijevih baterij, ki presegajo odpoved napetosti, je strogo prepovedano.

9. Stopnja samoplačila

Stopnja, s katero se zmogljivost baterije med shranjevanjem zmanjšuje, izražena v odstotkih zmanjšanja zmogljivosti na enoto časa.

Stopnja samoplačila tipične litijeve baterije znaša 2% do 9% na mesec.

10. SoC (stanje obtožbe)

Se nanaša na odstotek preostale energije baterije na skupno količino moči, ki jo je mogoče odpraviti, od 0 do 100%. Odražajo preostalo raven baterije.

 

6, Konvencija o poimenovanju za baterije

Različni proizvajalci imajo različne konvencije o poimenovanju, vendar univerzalne baterije sledijo enotnemu standardu, velikosti baterije pa lahko določimo z njegovim imenom.

Po IEC 61960 so pravila za valjaste in kvadratne baterije naslednja:

1. Cilindrična baterija

3 črke, ki jim sledi 5 številk.

Tri črke, prva črka predstavlja negativni material elektrode, predstavljam prisotnost vgrajenih litijevih ionov, l pa predstavlja litijevo kovinsko ali litijevo zlitinsko elektrodo; Druga črka predstavlja pozitivno elektrodno gradivo, c predstavlja kobalt, n predstavlja niklja, m predstavlja mangan in V predstavlja vanadij; Tretja črka R predstavlja cilindrično obliko.

5 števk, prva 2 števka predstavlja premer, zadnja 3 števka pa višino, vse v milimetrih.

2. kvadratna baterija

3 črke, ki jim sledi 6 številk.

Tri črke, prva črka predstavlja negativni material elektrode, predstavljam prisotnost vgrajenih litijevih ionov, l pa predstavlja litijevo kovinsko ali litijevo zlitinsko elektrodo; Druga črka predstavlja pozitivno elektrodno gradivo, c predstavlja kobalt, n predstavlja niklja, m predstavlja mangan in V predstavlja vanadij; Tretja črka P predstavlja kvadrat.

6 števk, prva 2 števka predstavljata debelino, srednja 2 števka predstavljata širino, zadnja 2 števka pa višino (dolžina), vse v milimetrih.

Na primer, ICR 18650 je univerzalna cilindrična baterija s premerom 18 mm in višino 65 mm; ICP 053353 je kvadratna baterija z debelino 5 mm, širino 33 mm in višino (dolžino) 53 mm.