Introducció al coneixement bàsic de les cèl·lules de la bateria de liti

1, composició de cèl·lules de bateria de liti

1. Material d’elèctrodes positius: compostos de liti com l’òxid de cobalt de liti (LiCoo ₂), l’òxid de manganès de liti (Limn ₂ O ₄), el fosfat de ferro de liti (Lifepo ₄) i els materials ternaris (LinixCoymnzo ₂) s’utilitzen. Diferents materials d’elèctrodes positius tenen diferents característiques de rendiment. Per exemple, l’òxid de cobalt de liti té una alta densitat energètica però relativament baixa, mentre que el fosfat de ferro de liti té una gran seguretat i una llarga vida útil, però relativament baixa energètica.

2. Material d’elèctrodes negatius: generalment fabricats amb materials de carboni com el grafit, la seva funció és emmagatzemar ions de liti durant la càrrega i alliberar ions de liti durant la descàrrega. Els materials d’elèctrodes negatius també inclouen microsfores de carboni en fase intermèdia, titanat de liti, etc.

3. Diafragma: una pel·lícula de polímer porosa que serveix per aïllar els elèctrodes positius i negatius, prevenir els curtcircuits i permetre que els ions de liti passin. El material del diafragma sol ser una membrana porosa de poliolefina.

4. Electròlit: compost principalment per sals de liti (com ara el LIPF de hexafluorofosfat de liti) i els dissolvents orgànics, responsables de realitzar ions de liti entre els elèctrodes positius i negatius. L’electròlit pot ser líquid o gel.

5. Shell: La closca de la bateria es pot fer d’acer, alumini, ferro xapat en níquel o pel·lícula d’alumini-plàstic. La closca també inclou una tapa per a la bateria, que serveix com a sortida per als elèctrodes positius i negatius.

 

2, el principi de funcionament de les cèl·lules de la bateria de liti

Durant la càrrega, els ions de liti s’alliberen del material d’elèctrodes positius, passen per l’electròlit a través del separador i s’incorporen al material de l’elèctrode negatiu; Durant la descàrrega, els ions de liti s’alliberen del material de l’elèctrode negatiu, passen per l’electròlit a través del separador i tornen al material d’elèctrodes positius, generant corrent en aquest procés.

 

3, Classificació de cèl·lules de bateria de liti

 

1. Classificat per aparença: bateria quadrada de liti, bateria de liti cilíndric, bateria de liti de paquet suau;

2. Classificats mitjançant materials d’externalització: bateries de liti de closca d’alumini, bateries de liti de closca d’acer i bateries de paquets tous;

3. Classificat per material d’elèctrodes positius: òxid de cobalt de liti (LiCoO2), òxid de manganès de liti (LIMN2O4), liti ternari (LinixCoymnzo2), fosfat de ferro de liti (LIFEPO4);

4. Classificats per Estat d’electròlits: bateries d’ions de liti (LIB) i bateries de polímer (PLB);

5. Classificat per propòsit: bateries ordinàries i bateries de potència.

6. Classificada per característiques de rendiment: bateries d’alta capacitat, bateries d’alta velocitat, bateries d’alta temperatura, bateries a baixa temperatura, etc.

 

4, Característiques de les cèl·lules de la bateria de liti

1. Densitat d’alta energia: Les cèl·lules de la bateria de liti poden emmagatzemar més energia, permetent que les bateries de liti tinguin una producció d’energia més elevada que altres tipus de bateries al mateix volum o pes.

2. Vida del cicle llarg: després de múltiples cicles de càrrega i descàrrega, encara pot mantenir un bon rendiment, generalment arribant a centenars o fins i tot a milers de cicles.

3. Nalada de descàrrega d’auto -descàrrega: quan no s’utilitza, la velocitat d’auto -descàrrega és lenta i pot mantenir la potència durant molt de temps.

. Protecció ambiental: no conté metalls pesants com el mercuri i el cadmi, i és relativament respectuós amb el medi ambient.

 

5, Explicació de termes comuns

1. Capacitat

Es refereix a la quantitat d’electricitat que es pot obtenir del liti en una bateria en determinades condicions de descàrrega. La fórmula per a la capacitat de la bateria és Q=i * t, mesurada en coulombes. La unitat de capacitat d’una bateria s’especifica com a AH (Hora d’ampere) o MAH (Milliampere Hour), cosa que significa que es pot descarregar una bateria d’1AH durant 1 hora amb un corrent d’1A quan es carrega completament.

Anteriorment, la bateria dels telèfons antics de Nokia (com BL -5 C) sol ser de 500mAh. Avui en dia, la bateria dels telèfons intel·ligents és 800-1900 mah, les bicicletes elèctriques solen ser 10-20 ah, i els cotxes elèctrics solen ser 20-200 ah.

2. Taxa de càrrega/taxa de descàrrega

Representa la quantitat de corrent utilitzada per a la càrrega i la descàrrega, generalment calculada com a múltiple de la capacitat nominal de la bateria, generalment coneguda com a diversos graus centígrads. Per a una bateria amb una capacitat de 15 0 0MAH, 1C s'especifica com a 1500mAh. Si es descarrega a 2C, es descarrega amb un corrent de 3000mA i es carrega i es descarrega a 0,1C, es carrega i es descarrega amb un corrent de 150mA.

3. Tensió (OCV: Tensió del circuit obert)

La tensió d’una bateria es refereix generalment a la tensió nominal (també coneguda com a tensió nominal) d’una bateria de liti. La tensió nominal d’una bateria de liti regular és generalment de 3,7V, i també ens referim al seu altiplà de tensió com a 3.7V.

Quan la bateria té una capacitat del 20 ~ 80%, la tensió es concentra al voltant de 3,7V (3,6 ~ 3,9V), i si la capacitat és massa alta o massa baixa, la tensió canvia molt.

4. energia/potència

L’energia (e) que una bateria es pot alliberar quan es descarrega a un cert estàndard es mesura en WH (Watt Hores) o KWH (quilowatt hores), amb 1KWh =1 kWh.

E=u*i*t, també és igual a multiplicar la tensió de la bateria per la capacitat de la bateria

La fórmula per a la potència és, p=u*i=e/t, indica la quantitat d’energia que es pot alliberar per unitat de temps. La unitat és w (watts) o kw (quilowatts). Una bateria amb una capacitat de 1500mAh normalment té una tensió nominal de 3,7V, corresponent a una energia de 5,55Wh.

5. Resistència

Degut al fet que la càrrega i la descàrrega no poden equivalent a una font de potència ideal, hi ha una certa resistència interna. La resistència interna consumeix energia, per descomptat, com més petita sigui la resistència interna, millor.

La unitat de resistència interna de la bateria és mil·liohms (M ω).

La resistència interna d’una bateria típica està composta per resistència ohmica i resistència a la polarització, i la magnitud de la resistència interna està influenciada pel material, el procés de fabricació i l’estructura de la bateria.

6. Vida ciclista

Carregar i descarregar una bateria una vegada s’anomena cicle i la vida del cicle és un indicador important per mesurar el rendiment de la durada de la bateria.

L’estàndard IEC estipula que les bateries de liti del telèfon mòbil haurien de ser descarregades de {{0}}. 2C a 3.0V i carregades de 1C a 4.2V. Després de 500 cicles, la capacitat de la bateria s’ha de mantenir al 60% o més de la capacitat inicial. És a dir, la vida cicle de les bateries de liti és de 500 vegades.

Segons la norma nacional, després d’una vida cicle de 300 vegades, la capacitat s’ha de mantenir al 70% de la capacitat inicial. Si la capacitat de la bateria és inferior al 60% de la capacitat inicial, es considera generalment desballestat.

7. Profunditat de descàrrega (DOD)

Definit com el percentatge de la capacitat alliberada per la bateria a la capacitat nominal.

Com més profunda sigui la profunditat de descàrrega de les bateries de liti, més curta serà la durada de la bateria.

8. Talleu la tensió

La tensió de finalització es divideix en la tensió de terminació de la càrrega i la tensió de terminació de la descàrrega, cosa que significa la tensió en què la bateria no pot continuar carregant o descarregar. Continuar carregant o descàrrega a la tensió de finalització té un impacte significatiu en la vida de la bateria.

La tensió de terminació de la càrrega de les bateries de liti és generalment de 4.2V i la tensió de terminació de descàrrega és de 3. 0 v.

La càrrega profunda o la descàrrega de les bateries de liti més enllà de la tensió de terminació està estrictament prohibida.

9. Taxa de descàrrega d’auto -descàrrega

La velocitat amb la qual disminueix la capacitat d’una bateria durant l’emmagatzematge, expressada en un percentatge de la disminució de la capacitat per unitat de temps.

La taxa d’auto -descàrrega d’una bateria de liti típica és del 2% al 9% al mes.

10. Soc (estat de càrrec)

Es refereix al percentatge de potència de la bateria que queda a la quantitat total de potència que es pot descarregar, que va des de 0 fins al 100%. Reflecteix el nivell de bateria restant.

 

6, convenció de denominació de bateries

Diferents fabricants tenen diferents convencions de denominació, però les bateries universals segueixen un estàndard unificat i la mida de la bateria es pot determinar pel seu nom.

Segons IEC 61960, les regles per a les bateries cilíndriques i quadrades són les següents:

1. Bateria cilíndrica

3 lletres seguides de 5 números.

Tres lletres, la primera lletra representa el material de l'elèctrode negatiu, i representa la presència d'ions de liti integrats i L representa l'elèctrode metàl·lic de liti o aliatge de liti; La segona lletra representa el material d’elèctrodes positius, C representa el cobalt, n representa el níquel, m representa el manganès i V representa el vanadi; La tercera lletra, R, representa forma cilíndrica.

5 dígits, els primers 2 dígits representen diàmetre i els últims 3 dígits representen una alçada, tots en mil·límetres.

2 bateries quadrades

3 lletres seguides de 6 números.

Tres lletres, la primera lletra representa el material de l'elèctrode negatiu, i representa la presència d'ions de liti integrats i L representa l'elèctrode metàl·lic de liti o aliatge de liti; La segona lletra representa el material d’elèctrodes positius, C representa el cobalt, n representa el níquel, m representa el manganès i V representa el vanadi; La tercera lletra P representa un quadrat.

6 dígits, els primers 2 dígits representen el gruix, els dos dígits mitjans representen l'amplada i els 2 últims dígits representen l'alçada (longitud), tots en mil·límetres.

Per exemple, ICR 18650 és una bateria cilíndrica universal amb un diàmetre de 18 mm i una alçada de 65 mm; ICP 053353 és una bateria quadrada amb un gruix de 5 mm, una amplada de 33 mm i una alçada (longitud) de 53 mm.