锂离子电池的优点

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锂离子电池的优点

锂离子电池的优点:
1)电压高
单体电池的工作电压高达3.7-3.8V(磷酸铁锂的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍。
2)比能量大
能达到的实际比能量为555Wh/kg左右,即材料能达到150mAh/g以上的比容量(3--4倍于Ni-Cd,2--3倍于Ni-MH),已接近于其理论值的约88%。
3)循环寿命长
一般均可达到500次以上,甚至1000次以上,磷酸铁锂的可以达到2000次以上。对于小电流放电的电器,电池的使用期限,将倍增电器的竞争力。
4)安全性能好
无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。
5)自放电小
室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-35%。
6) 快速充电
1C充电30分钟容量可以达到标称容量的80%以上,磷铁电池可以达到10分钟充电到标称容量的90%。
7) 工作温度
工作温度为-25~45°C,随着电解液和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C。
锂离子电池的各个方面的测试流程
锂离子电池测试的主要目的是为了更加全面的了解锂电池的性能并进行量化,为电池特性的研究建立数据支持和理论依据。下面由电池之都为大家讲解锂离子电池的各个方面的测试流程:
锂离子电池在充放电过程中,电池的工作电流大小常用充放电倍率来表示,在数值上等于该电池额定容量的倍数,其单位为倍率,以C表示。为确保电池充满,对充满制度做如下规定:先恒流(1/3C)充电至3.65V,再以3.65V进行恒压充电至电流小于0.033C后10min即停止充电,静置1h。
容量测试:
为测量锂离子电池在不同放电倍率下的实际容量,测试的放电倍率分别控制为I={0.2C,0.5C,1.0C,1.5C,2.0C},每次测试按照如下五个步骤进行:
步骤一、将电池充满
步骤二、静置1h
步骤三、以I为放电倍率进行放电。当电池电压达到2.0V时停止放电
步骤四、 静置1h
步骤五、 测试结束,将电池以0.02C的小电流放空
开路电压特性测试:
为测试锂离子电池在放电过程和充电过程情况下不同剩余容量电动势,测试分为放电过程和充电过程,放电过程的测试按如下步骤进行:
步骤一、将电池充满
步骤二、静置1h
步骤三、以1/3C的放电倍率对电池进行恒流放电,放电18min;若18min内电池电压低于2.0V 时,进入步骤五,否则进入步骤四;
步骤四、 静置1h,之后返回步骤三
步骤五、 测试结束,将电池以0.02C的小电流放空
锂电池充电过程的测试如下:
步骤一、将电池放空
步骤二、静置1h
步骤三、以1/3C的放电倍率对电池进行恒流放电,充电18min;若18min内电池电压高于3.6V 时,进入步骤五,否则进入步骤四;
步骤四、 静置1h,之后返回步骤三
步骤五、 测试结束,将电池充满
锂电池内阻测试:
为测试锂离子电池在不同放电深度下的直流内阻,采用脉冲充、放电的方法得到锂离子电池不同的荷电状态,然后在不同荷电状态下应用电池内阻测试仪精确测试锂离子电池的内阻,脉冲放电测试按照如下步骤进行:
步骤一、将电池放空
步骤二、静置1h
步骤三、以1/2C的放电倍率对电池进行恒流放电,放电12min;若12min内电池电压低于2.0V 时,进入步骤五,否则进入步骤四;
步骤四、 静置5min,之后返回步骤三
步骤五、 测试结束,将电池以0.02C的小电流放空
脉冲充电测试按照如下步骤进行:
步骤一、将电池放空
步骤二、静置1h
步骤三、以1/2C的放电倍率对电池进行恒流充电,充电12min;若12min内电池电压高于3.65V 时,进入步骤五,否则进入步骤四;
步骤四、 静置5min,之后返回步骤三
步骤五、 测试结束,将电池充满
更多关注:锂电池使用次数增加而影响最大容量下降的原因
什么是电池的能量密度及限制锂电池能量密度的原因
在相同能耗不变,电池包体积和重量不变都受到严格限制的情况下,新能源汽车的单次最大行驶里程主要取决于电池的能量密度。下面有电池之都为大家讲解什么是电池的能量密度及限制锂电池能量密度的原因:
电池包系统在整车中的布局
▌什么是能量密度?
能量密度是指在单位一定的空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度也就是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。电池的能量密度一般分重量能量密度和体积能量密度两个维度。
电池重量能量密度=电池容量×放电平台/重量,基本单位为Wh/kg(瓦时/千克)
电池体积能量密度=电池容量×放电平台/体积,基本单位为Wh/L(瓦时/升)
电池的能量密度越大,单位体积、或重量内存储的电量越多。
▌什么是单体能量密度?
电池的能量密度常常指向两个不同的概念,一个是单体电芯的能量密度,一个是电池系统的能量密度。
电芯是一个电池系统的最小单元。M个电芯组成一个模组,N个模组组成一个电池包,这是车用动力电池的基本结构。
单体电芯能量密度,顾名思义是单个电芯级别的能量密度。
根据《中国制造2025》明确了动力电池的发展规划:2020年,电池能量密度达到300Wh/kg;2025年,电池能量密度达到400Wh/kg;2030年,电池能量密度达到500Wh/kg。这里指的就是单个电芯级别的能量密度。
▌什么是系统能量密度?
系统能量密度是指单体组合完成后的整个电池系统的电量比整个电池系统的重量或体积。因为电池系统内部包含电池管理系统,热管理系统,高低压回路等占据了电池系统的部分重量和内部空间,因此电池系统的能量密度都比单体能量密度低。
系统能量密度=电池系统电量/电池系统重量OR电池系统体积
▌究竟是什么限制了锂电池的能量密度?
电池背后的化学体系是主要原因难逃其咎。
一般而言,锂电池的四个部分非常关键:正极,负极,电解质,膈膜。正负极是发生化学反应的地方,相当于任督二脉,重要地位可见一斑。
我们都知道以三元锂为正极的电池包系统能量密度要高于以磷酸铁锂为正极的电池包系统。这是为什么呢?
现有的锂离子电池负极材料多以石墨为主,石墨的理论克容量372mAh/g。正极材料磷酸铁锂理论克容量只有160mAh/g,而三元材料镍钴锰(NCM)约为200mAh/g。
根据木桶理论,水位的高低决定于木桶最短处,锂离子电池的能量密度下限取决于正极材料。
磷酸铁锂的电压平台是3.2V,三元的这一指标则是3.7V,两相比较,能量密度高下立分:16%的差额。
当然,除了化学体系,生产工艺水平如压实密度、箔材厚度等,也会影响能量密度。一般来说,压实密度越大,在有限空间内,电池的容量就越高,所以主材的压实密度也被看做电池能量密度的参考指标之一。
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