充电锂电池、锂离子阴阳电池反应及其工作原理
2018-07-10 10:47:15
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(AOS代理商|泰德兰|摘要:锂离子阴阳电池反应及其工作原理)




离子电池的结构如图2.1和图2.2所示,由正极、负极和聚合物隔膜组成。


锂离子电池正极材料必须具有锂离子的位置和扩散路径。目前良好的正极材料是具有高插入电位的过渡金属氧化物和锂化合物,如LixCOO2、LixNiO2和尖晶石结构的LiMn2O4。可以达到4V以上。负极材料一般使用锂-碳中间层化合物LIXC6,其电解质通常溶解在含有锂盐LiPF6和LIASF6的有机溶液中。典型的锂离子电池系统由碳负极(焦炭、石墨)、正氧化钴锂(LIXCOO2)和有机电解液三部分组成。


锂离子电池的电化学表达:


阳性反应:

阴性反应:

电池反应:

形式:M=Co、Ni、Fe、W等。

图2.1锂离子电池结构、Tutu 2.2锂离子电池结构图


锂离子电池实际上是一种锂离子浓度电池。正负电极由两种不同的锂离子插层化合物组成。当李+被充电时,阳极通过阴极嵌入并嵌入负电极。此时阳极处于富锂状态,正极处于贫锂状态;放电时,从负极嵌入锂离子,阴极嵌入阴极,阴极处于富锂状态,负极为负极。在贫锂状态下。锂离子电池的工作电压与锂离子插层化合物本身以及锂离子的浓度有关。因此,在充放电循环中,“嵌入-嵌入”反应发生在Li +的正极和负极上,李+在正极和负极之间来回移动,因此锂离子电池被称为“摇椅电池”或“摆动电池”。

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锂离子电池是在锂电池基础上发展起来的先进电池。它基本解决了锂电池发展的两个技术问题,即安全性差、充放电寿命短的问题。锂离子电池和锂电池的原理是,在这两种电池中,可以嵌入和脱除一种金属氧化物或硫化物作为正极,并且使用一种有机溶剂-无机盐体系作为电解质。不同之处在于:在锂离子电池中,锂离子被插入和脱碳成碳材料,而不是纯锂作为负极。因此,这种电池的工作原理更简单,在电池工作过程中,它只是锂离子从一个电极(嵌入)进入另一个电极(嵌入)的过程。具体而言,当电池充电时,锂离子从正极嵌入,嵌入在碳负极中,反之亦然。充放电过程中晶体形状没有变化,具有更好的安全性和更长的充放电寿命。


锂离子电池的主要性能


锂离子电池的额定电压为3.6V(少数为3.7V)。全功率的终止电压与电池的阳极材料有关:石墨的4.2V和焦炭的4.1V。充电时,充电电压的终止精度在1%以内。锂离子电池的终止放电电压为2.4~2.7V(电池组的工作电压范围或终止电压的参数略有不同)。它会损坏电池,如果它高于终止充电电压并且低于终止放电。


其使用要求:充电温度为0~45℃,保温温度为-20 C~+ 60 C。锂离子电池不适合大电流充放电。一般充电电流不大于1C,放电电流不大于2C(C为电池容量,如C= 950MAH和1C充电率,即充电电流为950Ma)。


充放电在20℃左右有良好的效果,不能在负温度下充电,放电效果差(4)。(20℃时放电效果最差,放电电压较低,放电时间小于放电时间的放电时间的一半)。


锂离子电池充放电特性


锂离子电池的额定电压为3.6V,全电压为4.2V,对过充电和过放电更敏感。为了最大限度地降低锂离子电池的过充电、深放电和短路的脆弱性,必须严格限制单个锂离子电池的充电电压。其充放电特性如图2-3


锂离子电池的充电特性


锂电池充电有以下特点:


1。在充电的前半部分,电压逐渐升高。


2。电压达到4.2V后,内阻将发生变化,电压保持不变。


三。在整个过程中,电力的数量不断增加。


4。当充电几乎满时,充电电流将达到非常小的值。


经过多年的研究,找到了一种更好的充电控制方法。


1。涓流充电可以达到2的放电终止电压。7V。


2。使用恒定电流将电压充电至4.2V,安全电流小于0.8C。


3。恒流相位基本上可以达到电量的80%。

图2.3锂离子电池充电特性


4。对恒压充电,电流逐渐减小。


5。当电流达到较小值(例如0.05C)时,电池被填充。


CC-CV充电方式可以达到电池状态,不会损坏电池。它已成为锂离子电池的主要充电模式。


但当电池电压很低时,电池中的锂离子活性减弱。如果此时电池以较大的电流充电,也可能损坏电池。如果人们在剧烈运动前需要热身,锂离子的活性也需要逐渐激活。涓流法可用于电池的低压段,有效地将电池电压激活到2.7V以上,然后使用CC-CV充电模式有效地保护电池。

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锂离子电池放电特性研究


在锂离子电池的在线监测过程中,大部分的电池参数是在锂离子电池放电过程中获得的。因此,电池放电是电池监测的重要组成部分。由于锂离子电池对过放电非常敏感,深放电会严重影响锂离子电池的质量。因此,必须精确控制锂离子电池的放电电压。


发现放电电流越大,放电电流越大,电池的极化越大,电池的放电容量越小,但是电池的静态电压与电池的放电深度之间的关系是Basic。也一样。在大电流放电(大于2C)的情况下,锂离子电池的放电曲线先减小后升高。


通常,确定锂离子电池的放电电流不能由电流的绝对值来测量,并且额定容量C表示为放电时间的比率,称为放电率或放电率。对于1700毫安电池,如果电流在0.1C放电,放电电流为170Ma。由于锂离子电池的内阻,一般在30~100mmΩ之间,大电流放电或充电会导致电池上升。因此,在监测过程中,锂离子电池一般不允许高倍率放电,一般放电速率应小于0.5C,最大连续放电速率不能超过1.5℃,当电压低于2.7V时,应终止电压。


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