1、 什么是Li-ion電池?
Li-ion是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前,先介紹鋰電池。舉例來講,以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是鋰金屬,負(fù)極是碳。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動(dòng)回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。在Li-ion的充放電過程中,鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。Li-ion就像一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象運(yùn)動(dòng)員一樣在搖椅來回奔跑。所以Li-ion又叫搖椅式電池。
2、Li-ion電池有哪幾部分組成?
(1)電池上下蓋 (2)正極——活性物質(zhì)為氧化鋰鈷 (3)隔膜——一種特殊的復(fù)合膜
(4)負(fù)極——活性物質(zhì)為碳 (5)有機(jī)電解液 (6)電池殼(分為鋼殼和鋁殼兩種)
3、Li-ion電池有哪些優(yōu)點(diǎn)?哪些缺點(diǎn)?
Li-ion具有以下優(yōu)點(diǎn):
1) 單體電池的工作電壓高達(dá)3.6-3.8V:
2)比能量大,目前能達(dá)到的實(shí)際比能量為100-115Wh/kg和240-253Wh/L(2倍于Nl-Cd,1.5倍于Ni-MH),未來隨著技術(shù)發(fā)展,比能量可高達(dá)150Wh/kg和400 Wh/L
3) 循環(huán)壽命長(zhǎng),一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次.對(duì)于小電流放電的電器,電池的使用期限 將倍增電器的競(jìng)爭(zhēng)力.
4)安全性能好,無公害,無記憶效應(yīng).作為L(zhǎng)i-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域:Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的元素:部分工藝(如燒結(jié)式)的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”,嚴(yán)重束縛電池的使用,但Li-ion根本不存在這方面的問題。
5) 自放電小
室溫下充滿電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。Li-ion也存在著一定的缺點(diǎn),如:
1) 電池成本較高。主要表現(xiàn)在LiCoO2的價(jià)格高(Co的資源較?。娊赓|(zhì)體系提純困難。
2)不能大電流放電。由于有機(jī)電解質(zhì)體系等原因,電池內(nèi)阻相對(duì)其他類電池大。故要求較小的放電電流密度,一般放電電流在0.5C以下,只適合于中小電流的電器使用。
3) 需要保護(hù)線路控制。
A、過充保護(hù):電池過充將破壞正極結(jié)構(gòu)而影響性能和壽命;同時(shí)過充電使電解液分解,內(nèi)部壓力過高而導(dǎo)致漏液等問題;故必須在4.1V-4.2V的恒壓下充電;
B、 過放保護(hù):過放會(huì)導(dǎo)致活性物質(zhì)的恢復(fù)困難,故也需要有保護(hù)線路控制。
4、什么是鋰離子制造過程?
1) 配料
用專門的溶液和粘接劑分別與粉末狀的正負(fù)極活性物質(zhì)混合,經(jīng)高速攪拌均勻后,制成漿狀的正負(fù)極物質(zhì)。
2) 涂漠
將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面,烘干,分別制成正負(fù)極極片。
3) 裝配
按正極片——隔膜——負(fù)極片——隔膜自上而下的順序放好,經(jīng)卷繞制成電池極芯,在經(jīng)注入電解液、封口等工藝過程,即完成電池裝配過程。制成成品電池。
4) 化成
用專用的電池充放電設(shè)備對(duì)成品電池進(jìn)行充放電測(cè)試,對(duì)每一只電池都進(jìn)行檢測(cè)。篩選出合格的成品電池,待出廠。
5、鋰離子安全特性是如何實(shí)現(xiàn)的?
為了確保Li-ion安全可靠的使用,專家們進(jìn)行了非常嚴(yán)格、周密的電池安全性能設(shè)計(jì),以達(dá)到電池安全考核指標(biāo)。
1) 隔膜135℃自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)
采用國(guó)際先進(jìn)的Celgars2300PE-PP-PE三層復(fù)合膜。在電池升溫達(dá)到120℃的情況下,PE復(fù)合膜兩側(cè)的膜孔閉合,電池內(nèi)阻增大,電池內(nèi)部升溫減緩,電池升溫達(dá)到135℃時(shí),PP膜孔閉合,電池內(nèi)部斷路,電池不再升溫,確保電池安全可靠。
2) 向電解液中加入添加劑
在電池過充,電池電壓高于4.2V的條件下,電解液添加劑與電解液中其他物質(zhì)聚合,電池內(nèi)阻大幅度增加,電池內(nèi)部形成大面積斷路,電池不再升溫。
3) 電池蓋復(fù)合結(jié)構(gòu)
電池蓋采用刻痕防爆球結(jié)構(gòu),電池升溫時(shí),電池內(nèi)部活化過程中所產(chǎn)生的部分氣體膨脹,電池內(nèi)壓加大,壓力達(dá)到一定程度刻痕破裂、放氣。
4) 各種環(huán)境濫用測(cè)試
進(jìn)行各項(xiàng)濫用實(shí)驗(yàn),如外部短路、過充、針刺、沖擊、焚燒等,考察電池安全性能。同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行溫度沖擊實(shí)驗(yàn)和振動(dòng)、跌落、沖擊等力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),考察電池在實(shí)際使用環(huán)境焉的性能情況。
6、什么充電限制電壓?額定容量?額定電壓?終止電壓?
A、充電限制電壓
按生產(chǎn)廠家規(guī)定,電池由恒流充電轉(zhuǎn)入恒壓充電時(shí)的電壓值。
B、 額定容量
生產(chǎn)廠家標(biāo)明的電池容量,指電池在環(huán)境溫度為20℃±5℃條件下,以5h率放電至終止電壓時(shí)所應(yīng)提供的電量,用C5表示,單位為Ah(安培小時(shí))或mAh(毫安小時(shí))。
C、 標(biāo)稱電壓
用以表示電池電壓的近似值。
D、 終止電壓
規(guī)定放電終止時(shí)電池的負(fù)載電壓,其值為n*2.75V(鋰離子單體電池的串聯(lián)只數(shù)用“n”表示)。
7、為什么恒壓充電電流為逐漸減少?
因?yàn)楹懔鬟^程終止時(shí),電池內(nèi)部的電化學(xué)極化然保持再整個(gè)恒流中相同的水平,恒壓過程,再恒定電場(chǎng)作用下,內(nèi)部Li+的濃差極化在逐漸消除,離子的遷移數(shù)和速度表現(xiàn)為電流逐漸減少。
8、什么是電池的容量?
電池的容量有額定容量和實(shí)際容量之分。電池的額定量是指設(shè)計(jì)與制造電池時(shí)規(guī)定或保證電池在一定的放電條件下,應(yīng)該放出最低限度的電量。Li-ion規(guī)定電池在常溫、恒流(1C)恒壓(4.2V)控制的充電條件下充電3h,電池的實(shí)際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實(shí)際電量,主要受放電倍率和溫度的影響(故嚴(yán)格來講,電池容量應(yīng)指明充放電條件)。容量常見單位有:mAh、Ah=1000mAh)。
9、什么是電池內(nèi)阻?
是指電池在工作時(shí),電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。有歐姆內(nèi)阻與極化內(nèi)阻兩部分組成。電池內(nèi)阻大,會(huì)導(dǎo)致電池放電工作電壓降低,放電時(shí)間縮短。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響。是衡量電池性能的一個(gè)重要參數(shù)。注:一般以充電態(tài)內(nèi)阻為標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量電池的內(nèi)阻需用專用內(nèi)阻儀測(cè)量,而不能用萬用表歐姆檔測(cè)量。
10、什么是開路電壓?
是指電池在非工作狀態(tài)下即電路無電流流過時(shí),電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差。一般情況下,Li-ion充滿電后開路電壓為4.1-4.2V左右,放電后開壓為3.0V左右,通過電池的開路電壓,可以判斷電池的荷電狀態(tài)。
11、什么是工作電壓?
又稱端電壓,是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流過時(shí)電池正負(fù)極之間電勢(shì)差。在電池放電工作狀態(tài)下,當(dāng)電流流過電池內(nèi)部時(shí),不需克服電池的內(nèi)阻所造成阻力,故工作電壓總是低于開路電池,充電時(shí)則與之相反。Li-ion的放電工作電壓在3.6V左右。
12、什么是放電平臺(tái)?
放電平臺(tái)是恒壓充到電壓為4.2V并且電電流小于0.01C時(shí)停充電,然后擱置10分鐘,在任何們率的放電電流下下放電至3.6V時(shí)的放電時(shí)間。是衡量電池好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。
13、什么是(充放電)倍率?時(shí)率?
是指電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所需要的電流值,它在數(shù)據(jù)值上等于電池額定容量的倍數(shù),通常以字母C表示。如電池的標(biāo)稱額定容量為600mAh為1C(1倍率),300mAh則為0.5C,6A(600mAh)為10C.以此類推.
時(shí)率又稱小時(shí)率,時(shí)指電池以一定的電流放完其額定容量所需要的小時(shí)數(shù).如電池的額定容量為600mAh,以600mAh的電流放完其額定容量需1小時(shí),故稱600mAh的電流為1小時(shí)率,以此類推。
14、什么是自放電率?
又稱荷電保持能力,是指電池在開路狀態(tài)下,電池所儲(chǔ)存的電量在一定條件下的保持能力。主要受電池制造工藝、材料、儲(chǔ)存條件等因素影響。是衡量電池性能的重要參數(shù)。
注:電池100%充電開路擱置后,一定程度的自放電正?,F(xiàn)象。在GB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定LI-ion后在20±2℃條件下開條件下開路擱置28天??稍试S電池有容量損失。
15、什么是內(nèi)壓?
指電池的內(nèi)部氣壓,是密封電池在充放電過程中產(chǎn)生的氣體所致,主要受電池材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素影響。其產(chǎn)生原因主要是由于電池內(nèi)部水分及有機(jī)溶液分解產(chǎn)生的氣體于電池內(nèi)聚集所致。
高倍率的連續(xù)過充,會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高、內(nèi)壓增大,嚴(yán)重時(shí)對(duì)電池的性能及外觀產(chǎn)生破壞性影響,如漏液、鼓底,電池內(nèi)阻增大,放電時(shí)間及循環(huán)壽命變短等。
Li-ion任何形式的過以都會(huì)導(dǎo)致電池性能受到嚴(yán)重破壞,甚至爆炸。幫Li-ion在充電過程中需采用恒流恒壓充電方式,避免對(duì)電池產(chǎn)生過充。
16、為什么電池要儲(chǔ)存一段時(shí)間后才能包裝出貨?
電池的儲(chǔ)存性能是衡量電池綜合性能穩(wěn)定程度的一個(gè)重要參數(shù)。電池經(jīng)過一定時(shí)間儲(chǔ)存后,允許電池的容量及內(nèi)阻有一定程度的變化。經(jīng)過了一段時(shí)間的儲(chǔ)存,可以讓內(nèi)部各成分的電化學(xué)性能穩(wěn)定下來,可以了解該電池的自放電性能的大小,以便保證電池的品質(zhì)。
27、為什么要化成?
電池制造后,通過一定的充放電方式將其內(nèi)部正負(fù)極物質(zhì)激活,改善電池的充放電性能及自放電、儲(chǔ)存等綜合性能的過程稱為化成,電池粉有經(jīng)過化成后才能體現(xiàn)真實(shí)性能。
18、什么是分容?
電池在制造過程中,因工藝原因使得電池的實(shí)際容量不可能完全一致,通過一定的充放電制度檢測(cè),并將電池按容量分類的過程稱為分容。
19、什么是壓降?
電池按定性充電至80%以上,測(cè)量其電池空載電壓。5W/2W電池作為負(fù)載連接電池正負(fù)極端開關(guān)作為電池的斷路,通路的裝置進(jìn)行串聯(lián)。打開開關(guān)后5秒電壓下降不大于0。4V,為合格主要為測(cè)試電池負(fù)載性能。
20、什么是靜態(tài)電阻?
即放電時(shí)電池內(nèi)阻
21、什么是動(dòng)態(tài)電阻?
即充電時(shí)電池內(nèi)阻。
22、什么是電池的負(fù)載能力?
當(dāng)電池的正負(fù)極兩端連接在用電器上時(shí),帶動(dòng)用電器工作時(shí)的輸出功率,即為電池的負(fù)載能力。
23、什么是充電效率?什么是放電效率?
充電效率是指電池在充電過程中所消耗的電能轉(zhuǎn)化成電池所能儲(chǔ)蓄顧的化學(xué)能程度的量度。主要受電池工藝,配方及電池的工作環(huán)境溫度影響,一般環(huán)境溫度越高,則充電效率要低。
放電效率是指在一定的放電條件下放電至終點(diǎn)電壓所放出的實(shí)際電量與額定容量之比,主要受放電倍率,環(huán)境溫度,內(nèi)阻等到因素影響,一般情況下,放電倍率越高,則放電效率越低。溫度越低,放電效率越低。
24、目前常見的各種可充電電池之間有什么區(qū)別?
目前鎳鎘,鎳氫,鋰離子充電電池大量應(yīng)用于各種便攜式用電設(shè)備(如筆記本電腦,攝像機(jī)和移動(dòng)電話等到)中,每種充電電池都具自已獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)。鎳鎘和鎳氫電池之間主要差別在于:鎳氫電池能量密度比較高。與相同型號(hào)電池對(duì)比,鎳氫電池容量是鎳鎘電池的二倍。這意味著在不為用電設(shè)備增加額外重量時(shí),使用鎳氫電池能大大地延長(zhǎng)設(shè)備工作時(shí)間。鎳氫電池另一優(yōu)點(diǎn)是;A大大減少了處鎘電池中存在的:“記憶效應(yīng)”問題,從而使得鎳氫電池可更方便地使用。鎳氫電池比鎳鎘電池更環(huán)保,因?yàn)樗鼉?nèi)部沒有有毒重金屬元素。
Li-ion也已經(jīng)快速成為便攜設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)電源,Li-ion能提供和鎳氫電池一樣的能量,但在重量方面則可減少大約35%,這對(duì)于旬?dāng)z像機(jī)和筆記本電腦之類的用電設(shè)備來說是至關(guān)重要的。Li-ion完全沒有“記憶效應(yīng)”和不含有毒物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)也是使它成為標(biāo)準(zhǔn)電源的重要因素。
25、鋰離子蓄電池的工作溫度范圍?
充電 -10—45℃ 放電 -30—55℃
26、何為電池的倍率放電?
指放電時(shí),放電電流(A)與額定容量(A?h)的倍率關(guān)系表示。
27、何為電池的小時(shí)率放電?
按一定輸出電流放完額定容量所需的小時(shí)數(shù)數(shù),稱為放電時(shí)率。
28、鋰離子蓄電池由那些原材料組成?
正極活性物質(zhì),負(fù)極活性物質(zhì),集流片,隔膜,電解液,外殼等材料組成。
29、鋰離子蓄電池型號(hào)與電池的那些特征有關(guān)?
電池的外形長(zhǎng)、寬、高及電池的容量。
30、影響鋰離子電池循環(huán)性能的兩個(gè)最重要的因素是什么?
活性物質(zhì)的性質(zhì)和雜質(zhì)的種類、含量。