三元锂电池的优点与缺点

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三元锂电池的优点与缺点

三元锂电池的优点与缺点
三元锂电池是锂电池的一种:主要是指做电池的正极材料。通常锂电池的正极材料是钴酸锂。下面由电池之都为大家讲解三元锂电池的优点与缺点:
三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡,是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优点如下:
Co3+:减少阳离子混合占位,稳定材料的层状结构,降低阻抗值,提高电导率,提高循环和效率性能。
Ni2+:可提高材料的容量(提高材料的体积能量密度),而由于Li和Ni相似的半径,过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排,锂层中镍离子浓度越大,锂在层状结构中的脱嵌越难,导致电化学性能变差。
Mn4+:不仅可以降低材料成本,而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构,使容量降低,循环衰减。
三元锂电池优点
1、电压平台高
电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,因此对电池材料的选用,有重要的意义。电压平台越高,比容量越大,肯定同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程更远。三元材料的电压平台明显比磷酸铁锂高,高线可以达到4.2伏,放电平台可以达到3.6或者3.7伏。
2、能量密度高
能量密度高是三元锂电池的最大优势,而电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,电压平台越高,比容量越大,所以同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。
3、振实密度高
振实密度是指在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量。振实密度或者说体积密度(在一些工业领域称为松装密度)定义为样品的质量除以它的体积,这一体积包括样品本身和样品孔隙及其样品间隙体积。
三元锂电池缺点
安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电差。安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板,尤其是安全性能,是一直限制其大规模配组,和大规模集成应用的一个主要因素。大量实测表明,容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试,这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素,甚至混合锰酸锂一起使用的原因。500次的循环寿命在锂电池中属于中等偏下,因此三元锂电池目前*主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。
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锂电池常见快速充电方法
锂电池的充电方法有很多种,针对快速充电的要求,其主要方法包括脉冲充电、Reflex 充电,和智能充电。不同的电池类型,其适用的充电方式也不完全相同,在方法这节不做具体区分。下面由电池之都为大家讲解锂电池常见快速充电方法:
1脉冲充电
这是来自文献中的一个脉冲充电方式,其脉冲阶段设置在充电触及上限电压4.2V以后,并在4.2V以上持续进行。
暂且不提其具体参数设置的合理性,不同类型电芯存在差异。
我们关注一下脉冲实施过程。
下面是脉冲充电曲线,主要包括三个阶段:预充、恒流充电和脉冲充电。
在恒流充电过程中以恒定电流对电池进行充电,部分能量被转移到电池内部。
当电池电压上升到上限电压(4.2 V)时,进入脉冲充电模式:用1 C 的脉冲电流间歇地对电池充电。
在恒定的充电时间Tc内电池电压会不断升高,充电停止时电压会慢慢下降。
当电池电压下降到上限电压(4.2 V)后,以同样的电流值对电池充电,开始下一个充电周期,如此循环充电直到电池充满。
在脉冲充电过程中,电池电压下降速度会渐渐减慢,停充时间T0会变长,当恒流充电占空比低至5%~10%时,认为电池已经充满,终止充电。
与常规充电方法相比,脉冲充电能以较大的电流充电,在停充期电池的浓差极化和欧姆极化会被消除,使下一轮的充电更加顺利地进行,充电速度快、温度的变化小、对电池寿命影响小,因而目前被广泛使用。
但其缺点很明显:需要一个有限流功能的电源,这增加了脉冲充电方式的成本。
2间歇充电法
锂电池间歇充电法包括变电流间歇充电法和变电压间歇充电法。
1)变电流间歇充电法
变电流间歇充电法是由厦门大学陈体衔教授提出来的,它的特点是将恒流充电改为限压变电流间歇充电。
如下图所示,变电流间歇充电法的第一阶段,先采用较大电流值对电池充电,在电池电压达到截止电压V0时停止充电,此时电池电压急剧下降。
保持一段停充时间后,采用减小的充电电流继续充电。当电池电压再次上升到截止电压V0时停止充电,如此往复数次(一般约为3~4 次)充电电流将减小设定的截止电流值。
然后进入恒电压充电阶段,以恒定电压对电池充电直到充电电流减小到下限值,充电结束。
变电流间歇充电法的主充阶段在限定充电电压条件下,采用了电流逐渐减小的间歇方式加大了充电电流,即加快了充电过程,缩短了充电时间。
但是这种充电模式电路比较复杂、造价高,一般只有在大功率快充时才考虑采用。
2)变电压间歇充电
在变电流间歇充电法的基础上,有人又研究了变电压间歇充电法。两者的差异就在于第一阶段的充电过程,将间歇恒流换成间歇恒压。
比较上面图(a)和图 (b),可见恒压间歇充电更符合最佳充电的充电曲线。
在每个恒压充电阶段,由于电压恒定,充电电流自然按照指数规律下降,符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。
3)Reflex 快速充电法
Reflex 快速充电方法,又被称为反射充电方法或打嗝”充电方法。
该方法的每个工作周期包括正向充电、反向瞬间放电和停充3 个阶段。
它在很大的程度上解决了电池极化现象,加快了充电速度。但是反向放电会缩短锂电池寿命。
如上图 所示,在每个充电周期中,先采用2 C 的电流充电时间为10 s 的Tc,然后停充时间为0.5 s的Tr1,反向放电时间为1 s 的Td,停充时间为0.5 s 的Tr2,每个充电循环时间为12 s。随着充电的进行,充电电流会逐渐变小。
4)智能充电法
智能充电是目前较先进的充电方法,如下图所示,其主要原理是应用du/dt 和di /dt 控制技术,通过检查电池电压和电流的增量来判断电池充电状态,动态跟踪电池可接受的充电电流,使充电电流自始自终在电池可接受的最大充电曲线附近。
这类智能方法,一般结合神经网络和模糊控制等先进算法技术,实现系统的自动优化。
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电池之都之锂电池手机充电常见九个问题
随着智能手机的飞速发展,关于手机锂电池充电等安全问题说法不一,比如手机充一整夜电会对电池不好,手机充电爆炸是什么原因,下面由电池之都为大家讲解锂电池手机充电常见九个问题:
问题一:充电器混用
如果使用iPhone的插头给iPad充电,你会发现充电非常慢,如果使用大功率的插头给小功率插头的手机充电,速度则会加快很多,但是会对手机电池造成很大的伤害,因此在充电时最好选用原装的充电器!
问题二:充电线混用
充电线最好选用原装的充电线,相应产品的充电线避免弄混,外出时,大家都会选择充电宝,喜欢随便拿根相对比较短的线出门,如果是大牌厂商的充电线还好,不然会有很大的安全隐患!
问题三:充电时不注意手机温度
在低温的环境下,锂电池的低温保护机制会促使电池中不发生物质的化学反应,因而无法充电或者是充电速度减慢,而在高温时,锂电池会不稳定,甚至引起爆炸!
问题四:充电的次数不能太多
有一种说法:每块手机电池都有固定的充电次数,如果充电次数太多,会加快电池老化劳损程度!锂电池跟镍电池不一样,频繁充电其实对电池稍有好处!当出现手机电量过低提示时,应该及时开始充电。
问题五:现在的新手机需要激活吗
新手机需要把手机中的电用光,再进行充电,而且需要反复操作3-4次才可以,这被称之为激活。以前的手机都需要这么做,但现在的锂电池已经不需要了。
问题六:第一次充电必须充满12小时
第一次充电不需要什么必须充满12小时,这是老式电池需要做的事情,现在的电池基本上是锂电池或者是聚合物锂电池,第一次充电只需要像平时充电一样就可以了!
问题七:边充电边玩
如果条件允许,最好是充电时关机,这对电池是最好的保养。边充电边玩手机,除了伤害手机电池以外,而且对人体也是有害的!很多人喜欢一遍玩游戏一遍充电,这时手机最容易发烫升温,应尽量避免边玩边充电,否则存在很大的安全隐患。
问题八:过度充电
充电后不及时拔掉电源,会让电池一直维持着满电的状态,这样做会加快电池的损耗速度,很多人习惯晚上睡前充电,如果用原装的充电设备,充满电后会自动待机,这时候其实用的是充电器的电,不会使用电池,如果不是原装的话,持续充电则会损害电池!
问题九:充电戴套
为了保护手机,很多人都选择给手机戴套!但是大家不知道锂电池是很怕热的,充电时会发热,所以最好摘掉手机套再充电。
要时不时地给手机来次重启,很多人习惯让手机长时间处于运行状态,因为长时间运作手机,手机也会变得很卡,适时地重启手机可以给手机减压,延长使用寿命!
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