锂离子电池的特性及设计

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锂离子电池的特性及设计

锂离子电池的特性及设计
锂离子电池的结构、壳体及零件部件、电极的外形尺寸和制造工艺、两极物质的配比、锂电池组装的松紧度对电池的性能都具有不同程度的影响。下面由电池之都为大家讲解锂离子电池的特性及设计:
锂离子电池充电时,正极的锂原子会丧失电子,氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去,进入负极的储存格,并获得一个电子,还原为原子。放电时,整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路,电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸,来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时,自动关闭细孔,让锂离子无法穿越,以自废武功,防止危险发生。
锂离子电池的设计
锂离子电池的结构、壳体及零件部件、电极的外形尺寸和制造工艺、两极物质的配比、锂电池组装的松紧度对电池的性能都具有不同程度的影响。
因此,合理的电池设计、优化的生产工艺过程,关系到研究结果准确性、重现性和可靠性与否的关键。
锂离子电池作为一类化学电源,其设计也需要适合化学电源的基本思路及原则。
化学电源是一种直接把化学能转换成低压直流电能的装置,这种装置实际上是一个小的直流发电器或能量转换器。按用电器具的技术要求,相应的与之相配的化学电池也有对应的技术要求。制造商们均想办法使化学电源既能发挥其自身的特点又可以以较好的性能适应整机的需求。这种设计思想和原则使得化学电源能满足整机技术要求的过程,被称为化学电源的设计。
化学电池的设计可以解决以下问题:
1-在允许的尺寸、重量范围内进行结构和工艺设计,使其满足整机系统的用电需求。
2-寻找可行和简单可行的工艺路线;如18650
3-最大限度的降低电池成本;
4-在条件许可的情况下,提高产品的技术性能;
5-最大可能实现绿色能源,克服和解决环境污染问题。更多关注:电池之都之聚合锂离子电池基础介绍
镍镉电池和镍氢电池的特点及它们的内在关系
可充电电池主要有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两种。目前使用的镍镉(NiCd)、镍氢(NiMH)和锂离子(Li-Ion)电池都是碱性电池。下面由电池之都为大家讲解镍镉电池和镍氢电池的特点及它们的内在关系:
镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH,负极板材料为吸氢合金。电解液通常用30%的KOH水溶液,并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。NiMH电池有圆柱形和方形两种。
NiMH电池具有较好的低温放电特性,即使在-20℃环境温度下,采用大电流(以1C放电速率)放电,放出的电量也能达到标称容量的85%以上。但是,NiMH电池在高温(+40℃以上)时,蓄电容量将下降5~10%。这种由于自放电(温度越高,自放电率越大)而引起的容量损失是可逆的,几次充放电循环就能恢复到最大容量。NiMH电池的开路电压为1.2V,与NiCd电池相同。
镍镉电池NiCd电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成,石墨不参加化学反应,其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成,氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性,防止结块,并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中,加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其它电池相比,NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率)适中。NiCd电池在使用过程中,如果放电不完全就又充电,下次再放电时,就不能放出全部电量。比如,放出80%电量后再充足电,该电池只能放出80%的电量。这就是所谓的记忆效应。当然,几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。由于NiCd电池的记忆效应,若未完全放电,应在充电前将每节电池放电至1V以下。
镍镉电池和镍氢电池的内在关系
镍氢电池和镍镉电池外形上相似,而且镍氢电池的正极与镍镉电池也基本相同,都是以氢氧化镍为正极,主要区别在于镍镉电池负极板采用的是镉活性物质,而镍氢电池是以高能贮氢合金为负极,因此镍氢电池具有更大的能量。同时镍氢电池在电化学特性方面与镍镉电池亦基本相似,故镍氢电池在使用时可完全替代镍镉电池,而不需要对设备进行任何改造。
更多关注:镍氢电池与锂电池的标准
聚合物锂电池与18650锂电池的安全性比较
在日常生活需要考虑电池类型的时候,我们该做何种选择呢?现在人们使用较多的是聚合物锂电池和18650锂电池是人们使用广泛的,那么这两种锂电池的安全性有哪些区别呢?下面由电池之都为大家讲解聚合物锂电池与18650锂电池的安全性比较:
聚合物锂电池有它独特而且18650(圆柱)锂电池完全不可替代的优势:方形扁平化,这使得它在轻薄的随身电子设备里大展身手,除了大家高度依赖的手机,超薄笔记本里也使用聚合物锂电池。无论它的安全性是高是低,只要我们离不开手机,它,就在你的手上或者裤兜里。万幸的是,目前主流手机品牌的明星机型几乎都是采用日系和韩系的电芯,都是出自国际大厂,安全性总体是非常高的,日常使用大可不必纠结于此。
说说18650锂电池,这种经常被各种山寨移动电源厂商攻击的古老”电池,目前依然广泛应用于各种电子设备,典型如移动电源。事实上,在高端应用领域,比如专业影像设备、笔记本电池,18650一直是主力角色,特斯拉电动汽车的大规模应用更是提升了这种电池的高安全性形象。18650锂电池工艺成熟,一致性好,容量密度高,在大容量混联应用场合有聚合物锂电池无法取代的优势。
聚合物锂电池并不代表更轻薄,轻薄或者厚重从来都是与能量密度密切相关的,无论电池是圆柱体或者是方形,在同一时期,相同容量的聚合物锂电池与18650锂电池的体积重量是没有显著区别的。
更多关注:挑选聚合物锂电池组注意事项由哪些

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