Introduktion till grundläggande kunskaper om litiumbattericeller

1, sammansättning av litiumbattericeller

1. Positivt elektrodmaterial: litiumföreningar såsom litiumkoboltoxid (LICOO ₂), litiummanganoxid (limn ₂ O ₄), litiumjärnfosfat (LifePo ₄) och ternära material (linixcoymnzo ₂) används vanligtvis. Olika positiva elektrodmaterial har olika prestandaegenskaper. Till exempel har litiumkoboltoxid en hög energitäthet men relativt låg säkerhet, medan litiumjärnfosfat har hög säkerhet och lång livslängd men relativt låg energitäthet.

2. Negativt elektrodmaterial: Generellt tillverkat av kolmaterial såsom grafit är dess funktion att lagra litiumjoner under laddning och frisättning av litiumjoner under urladdning. Negativa elektrodmaterial inkluderar också kolkrosfärer mellan mellanliggande fas, litiumtitanat, etc.

3. Membran: En porös polymerfilm som tjänar till att isolera positiva och negativa elektroder, förhindra kortkretsar och låta litiumjoner passera igenom. Materialet i membranet är vanligtvis ett poröst polyolefin.

4. Elektrolyt: Huvudsakligen bestående av litiumsalter (såsom litiumhexafluorofosfat LIPF ₆) och organiska lösningsmedel, ansvariga för att genomföra litiumjoner mellan de positiva och negativa elektroderna. Elektrolyten kan vara flytande eller gel.

5. Skal: Batteriets skal kan vara tillverkat av stål, aluminium, nickelpläterat järn eller aluminiumplastfilm. Skalet innehåller också ett lock för batteriet, som fungerar som utloppet för de positiva och negativa elektroderna.

 

2, Arbetsprincipen för litiumbattericeller

Under laddning frisätts litiumjoner från det positiva elektrodmaterialet, passerar genom elektrolyten genom separatorn och inbäddas i det negativa elektrodmaterialet; Under urladdning frisätts litiumjoner från det negativa elektrodmaterialet, passerar genom elektrolyten genom separatorn och återgår till det positiva elektrodmaterialet och genererar ström i denna process.

 

3, Klassificering av litiumbatterisceller

 

1. Klassificerad efter utseende: fyrkantigt litiumbatteri, cylindriskt litiumbatteri, mjukt pack litiumbatteri;

2. Klassificerad av outsourcingmaterial: aluminiumskal litiumbatterier, litiumbatterier av stålskal och mjuka förpackningsbatterier;

3. Klassificerad med positivt elektrodmaterial: litiumkoboltoxid (LICOO2), litiummanganoxid (LIMN2O4), ternär litium (linixcoymnzo2), litiumjärnfosfat (LifePO4);

4. Klassificerad av elektrolyttillstånd: litiumjonbatterier (LIB) och polymerbatterier (PLB);

5. Klassificerad av syfte: vanliga batterier och strömbatterier.

6. Klassificerad av prestandakuärer: Högkapacitetsbatterier, batterier med hög hastighet, högtemperaturbatterier, lågtemperaturbatterier osv.

 

4, Egenskaper hos litiumbatterisceller

1. Hög energitäthet: Litiumbattericeller kan lagra mer energi, vilket gör att litiumbatterier kan ha högre energiproduktion än andra typer av batterier med samma volym eller vikt.

2. Lång cykelliv: Efter flera laddnings- och urladdningscykler kan det fortfarande upprätthålla god prestanda, i allmänhet når hundratals eller till och med tusentals cykler.

3. Låg självutsläppshastighet: När den inte används är självladdningshastigheten långsam och kan bibehålla kraften under lång tid.

4. Miljöskydd: Det innehåller inte tungmetaller som kvicksilver och kadmium och är relativt miljövänligt.

 

5, Förklaring av vanliga termer

1. Kapacitet

Avser mängden el som kan erhållas från litium i ett batteri under vissa urladdningsförhållanden. Formeln för batterikapacitet är q=i * t, mätt i coulombs. Kapacitetsenheten för ett batteri anges som AH (Ampere Hour) eller MAH (Milliampere Hour), vilket innebär att ett 1AH -batteri kan släppas ut i 1 timme med en ström på 1A när den är fulladdad.

Tidigare var batteriet i Nokias gamla telefoner (som BL -5 c) vanligtvis 500 mAh. Numera är batteriet av smartphones 800-1900 mah, elektriska cyklar är vanligtvis 10-20 ah, och elbilar är vanligtvis 20-200 ah.

2. Laddningshastighet/urladdningshastighet

Det representerar mängden ström som används för laddning och urladdning, vanligtvis beräknat som en multipel av batteriets nominella kapacitet, ofta kallad flera grader Celsius. För ett batteri med en kapacitet på 15 0 0mah anges 1c som 1500mAh. Om den släpps vid 2C, släpps den med en ström på 3000 mA och laddas och släpps vid 0,1C, den laddas och släpps ut med en ström på 150 mA.

3. Spänning (OCV: öppen kretsspänning)

Spänningen på ett batteri hänvisar i allmänhet till den nominella spänningen (även känd som den nominella spänningen) för ett litiumbatteri. Den nominella spänningen för ett vanligt litiumbatteri är i allmänhet 3,7V, och vi hänvisar också till dess spänningsplatå som 3,7V.

När batteriet har en kapacitet på 20 ~ 80%koncentreras spänningen till cirka 3,7V (3,6 ~ 3,9V), och om kapaciteten är för hög eller för låg, ändras spänningen kraftigt.

4. Energi/kraft

Energin (E) som ett batteri kan frigöra när det släpps ut till en viss standard mäts i WH (wattimmar) eller KWH (kilowattimmar), med 1KWH =1 kWh.

E=u*i*t, det är också lika med att multiplicera batterispänningen med batterikapaciteten

Formeln för kraft är, p=u*i=e/t, indikerar mängden energi som kan släppas per enhetstid. Enheten är w (watt) eller kw (kilowatt). Ett batteri med en kapacitet på 1500 mAh har vanligtvis en nominell spänning på 3,7V, motsvarande en energi på 5,55Wh.

5. Motstånd

På grund av det faktum att laddning och urladdning inte kan motsvara en idealisk kraftkälla finns det ett visst internt motstånd. Internt motstånd förbrukar naturligtvis energi, ju mindre det inre motståndet, desto bättre.

Enheten för inre motstånd för batteriet är milliohms (m ω).

Det inre motståndet hos ett typiskt batteri består av ohmiskt motstånd och polarisationsresistens, och storleken på det inre motståndet påverkas av batteriets material, tillverkningsprocess och struktur.

6. Cykelliv

Att ladda och ladda ett batteri en gång kallas en cykel, och cykellivslängden är en viktig indikator för att mäta prestandan för batteritiden.

IEC -standarden föreskriver att mobiltelefonens litiumbatterier ska släppas ut från {{0}. 2C till 3.0V och laddas från 1C till 4.2V. Efter 500 cykler bör batterikapaciteten upprätthållas vid 60% eller mer av den initiala kapaciteten. Det vill säga, cykellivslängden för litiumbatterier är 500 gånger.

Enligt den nationella standarden, efter en cykellivslängd på 300 gånger, bör kapaciteten upprätthållas vid 70% av den initiala kapaciteten. Om batterikapaciteten är mindre än 60% av den initiala kapaciteten anses den generellt vara skrotad.

7. Djup för urladdning (DOD)

Definieras som procentandelen av kapaciteten som släpps av batteriet till nominell kapacitet.

Ju djupare urladdningsdjupet för litiumbatterier, desto kortare är batteriets livslängd.

8. Skär av spänningen

Avslutningsspänningen är uppdelad i laddningsavbrottsspänning och urladdningsspänning, vilket innebär att spänningen vid vilken batteriet inte kan fortsätta att ladda eller urladdas. Att fortsätta ladda eller urladdas vid avslutningsspänningen har en betydande inverkan på batteriets livslängd.

Laddningsavfallsspänningen för litiumbatterier är i allmänhet 4,2 V, och utsläppsavslutningsspänningen är 3. 0 V.

Djup laddning eller urladdning av litiumbatterier utöver avslutningsspänningen är strikt förbjudet.

9. Självutsläppshastighet

Den hastighet med vilken kapaciteten för ett batteri minskar under lagring, uttryckt i procent av minskningen av kapacitet per tidsenhet.

Självutsläppshastigheten för ett typiskt litiumbatteri är 2% till 9% per månad.

10. SOC (Charge State)

Avser procentandelen återstående batteri till den totala mängden kraft som kan släppas, allt från 0 till 100%. Återspegla den återstående batterinivån.

 

6, Namnkonvention för batterier

Olika tillverkare har olika namnkonventioner, men universella batterier följer alla en enhetlig standard, och batteriets storlek kan bestämmas med dess namn.

Enligt IEC 61960 är reglerna för cylindriska och fyrkantiga batterier följande:

1. Cylindriskt batteri

3 bokstäver följt av 5 siffror.

Tre bokstäver, den första bokstaven representerar det negativa elektrodmaterialet, jag representerar närvaron av inbyggda litiumjoner och L representerar litiummetall- eller litiumlegeringselektroden; Den andra bokstaven representerar det positiva elektrodmaterialet, C representerar kobolt, n representerar nickel, m representerar mangan och v representerar vanadium; Den tredje bokstaven, R, representerar cylindrisk form.

5 siffror, de första två siffrorna representerar diameter och de sista 3 siffrorna representerar höjd, alla i millimeter.

2. Fyrkantig batteri

3 bokstäver följt av 6 nummer.

Tre bokstäver, den första bokstaven representerar det negativa elektrodmaterialet, jag representerar närvaron av inbyggda litiumjoner och L representerar litiummetall- eller litiumlegeringselektroden; Den andra bokstaven representerar det positiva elektrodmaterialet, C representerar kobolt, n representerar nickel, m representerar mangan och v representerar vanadium; Den tredje bokstaven P representerar en fyrkant.

6 siffror, de första två siffrorna representerar tjocklek, de mellersta 2 -siffrorna representerar bredd och de sista 2 siffrorna representerar höjd (längd), alla i millimeter.

Till exempel är ICR 18650 ett universellt cylindriskt batteri med en diameter på 18 mm och en höjd av 65 mm; ICP 053353 är ett fyrkantigt batteri med en tjocklek av 5 mm, en bredd på 33 mm och en höjd (längd) på 53 mm.