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​锂离子电池重要性能指标、重要分类及电池容量衰减的缘由

时间:2019-05-20来源:申博太阳城浏览次数:

锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依托Li 在两个电极之间往复嵌入和脱嵌来事情。在充放电历程当中,Li 在两个电极之间往复嵌入和脱嵌:充电时,Li 从正极脱嵌,经由电解质嵌入负极,负极处于富锂状况;放电时则相反。锂离子电池自商业化以来,被普遍应用于便携式的电子产品中,如笔记本电脑,手机、数码相机等,然则跟着动力和状况题目的日益严峻,汽车开启了从燃油到电动化的海潮,锂离子电池是其动力的主要挑选之一。下面_申博_小编来为人人引见更多关于锂离子电池的学问,包罗:锂离子电池主要机能指标、主要分类、锂离子电池容量衰减的缘由!一同来看看吧!

锂离子电池主要机能指标

1、电池的容量

电池的容量有额外容量和现实容量之分。电池的额外容量是指电池在状况温度为20℃±5℃前提下,以5h率放电至住手电压时所应供应的电量,用C5透露表现。电池的现实容量是指电池在肯定的放电前提下所放出的现实电量,主要受放电倍率和温度的影响(故严厉来讲,电池容量应指明充放电前提)。

容量单元:mAh、Ah(1Ah=1000mAh)。

2、电池内阻

电池内阻是指电池在事情时,电流流过电池内部所遭到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两局部构成。电池内阻值大,会致使电池放电事情电压下落,放电时候收缩。内阻巨细主要受电池的资料、制造工艺、电池构造等要素的影响。电池内阻是权衡电池机能的一个主要参数。

3、电压

开路电压是指电池在非事情状况下即电路中无电流流过期,电池正负极之间的电势差。一样平常状况下,锂离子电池充满电后开路电压为4.1—4.2V摆布,放电后开路电压为3.0V摆布。经由历程对电池的开路电压的检测,可以或许推断电池的荷电状况。事情电压又称端电压,是指电池在事情状况下即电路中有电流流过期电池正负极之间的电势差。在电池放电事情状况下,当电流流过电池内部时,不需战胜电池的内阻所构成阻力,故事情电压老是低于开路电压,充电时则与之相反。锂离子电池的放电事情电压在3.6V摆布。

4、放电平台时候

放电平台时候是指在电池满电状况下放电至某电压的放电时候。例对某三元电池丈量其3.6V的放电平台时候,以恒压充到电压为4.2V,并且充电电流小于0.02C时住手充电即充满电后,然后放置10分钟,在任何倍率的放电电流下放电至3.6V时的放电时候即为该电流下的放电平台时候。因某些运用锂离子电池的用电器的事情电压都有电压请求,若是低于请求值,则会涌现没法事情的状况。以是放电平台是权衡电池机能优劣的主要规范之一。

5、充放电倍率

充放电倍率是指电池在划定的时候内放出其额外容量时所须要的电流值,1C在数值上即是电池额外容量,一般以字母C透露表现。如电池的标称额外容量为10Ah,则10A为1C(1倍率),5A则为0.5C,100A为10C,以此类推。

6、自放电率

自放电率又称荷电连结才能,是指电池在开路状况下,电池所储存的电量在肯定前提下的连结才能。主要受电池的制造工艺、资料、储存前提等要素的影响。是权衡电池机能的主要参数。

7、效力

(1)充电效力是指电池在充电历程当中所斲丧的电能转化成电池所能储存的化学能水平的量度。主要受电池工艺,配方及电池的事情状况温度影响,一样平常状况温度越高,则充电效力要低。

(2)放电效力是指在肯定的放电前提下放电至尽头电压所放出的现实电量与电池的额外容量之比,主要受放电倍率,状况温度,内阻等要素影响,一样平常状况下,放电倍率越高,则放电效力越低。温度越低,放电效力越低。

8、轮回寿命

电池轮回寿命是指电池容量下落到某一划定的值时,电池在某一充放电轨制下所阅历的充放电次数。锂离子电池GB划定,1C前提下电池轮回500次后容量连结率在60%以上。

锂离子电池的主要分类

一、依据锂电池所用电解质资料分歧,锂电池可以或许分为液态锂电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。

二、按充电体式格局可分为:弗成充电的及可充电的两类。

三、锂电池外型分:有方型锂电(如常常使用的手机电池)和柱形(如18650、18500);

四、锂电池外包资料分:铝壳锂电池,钢壳锂电池,软包电池;

五、锂电池从正负极资料(增添剂)分:钴酸锂(LiCoO2)电池、锰酸锂(LiMn2O4),磷酸铁锂电池,一次性二氧化锰锂电池。

锂离子电池容量衰减的缘由

锂离子电池是继镉镍、氢镍电池以后生长最快的二次电池。它的高能特征让它的将来看起来一片灼烁。然则,锂离子电池其实不圆满,其最大的题目就是它的充放电轮回的稳固性。本文总结并剖析了锂离子电池容量衰减的可以或许缘由,包罗过充电,电解液剖析及自放电。

缘由一:过充电

1、石墨负极的过充回响反映:

电池在过充时,锂离子轻易复原堆积在负极外面

①可轮回锂量削减;

②堆积的金属锂与溶剂或支撑电解质回响反映构成Li2CO3,LiF 或其他产品;

③金属锂一般构成于负极与隔阂之间,可以或许壅塞隔阂的孔隙增大电池内阻;

④由于锂的性子很生动,易与电解液回响反映而斲丧电解液.从而致使放电效力下落和容量的丧失。

疾速充电,电流密度过大,负极严峻极化,锂的堆积会越发显着。这类状况轻易发作在正极活性物相对负极活性物过量的场所。然则,在高充电率的状况下,纵然正负极活性物的比例一般,也可以或许发作金属锂的堆积。

2、正极过充回响反映

当正极活性物相对负极活性物比例太低时,轻易发作正极过充电。正极过充致使容量丧失主如果由于电化学惰性物资(如Co3O4,Mn2O3 等)的发作,损坏了电极间的容量均衡,其容量丧失是弗成逆的。

(1)LiyCoO2

LiyCoO2→(1-y)/3[Co3O4+O2(g)]+yLiCoO2 y<0.4

同时正极资料在密封的锂离子电池中剖析发作的氧气由于不存在再化合回响反映(如天生H2O)与电解液剖析发作的可燃性气体同时积聚,结果将弗成思议。

(2)λ-MnO2

锂锰回响反映发作在锂锰氧化物完整脱锂的状况下:λ-MnO2→Mn2O3 O2(g)

3、电解液在过充时氧化回响反映

当压高于4.5V 时电解液就会氧化天生不溶物(如Li2Co3)和气体,这些不溶物会梗塞在电极的微孔内里障碍锂离子的迁徙而构成轮回历程当中容量丧失。

影响氧化速度要素:

(1)正极资料外面积巨细;

(2)集电体资料;

(3)所增添的导电剂(炭黑等);

(4)炭黑的品种及外面积巨细;

在现在较常常使用电解液中,EC/DMC被以为是具有最高的耐氧化才能。溶液的电化学氧化历程一样平常透露表现为:溶液→氧化产品(气体、溶液及固体物资) ne-。任何溶剂的氧化都会使电解质浓度升高,电解液稳固性下落,终究影响电池的容量。假定每次充电时都斲丧一小局部电解液,那末在电池装配时就须要更多的电解液。关于恒定的容器来讲,这就意味着装入更少许的活性物资,如许会构成初始容量的下落。另外,若发作固体产品,则会在电极外面构成钝化膜,这将引发电池极化增大而下落电池的输出电压。

缘由二:电解液剖析(复原)

1、电解质在正极上剖析:

(1)电解液由溶剂和支撑电解质构成,在正极剖析后一般构成不溶性产品Li2Co3 和LiF等,经由历程壅塞电极的孔隙而下落电池容量,电解液复原回响反映对电池的容量和轮回寿命会发作不良影响,并且由于复原发作了气体会使电池内压升高,从而致使安全题目。

(2)正极剖析电压一般大于4.5V(相对Li/ Li ),以是,它们在正极上不容易剖析。相反,电解质在负极较易剖析。

​贴片保险丝的基本类型及贴片保险丝材质用途分类

保险丝大家都知道,是以控制电流的方式,达到保护电路作用的。电路当中的电流一旦高于用电器的额定电流,保险丝就会自动切断电流以保护用电器的安全。大多数电器中都有保险丝。贴片保险丝就是保险丝产品中拥有比较高技术含量的创新保险丝。贴片保险丝在小型保险丝行业中是技术含量相对较高的新品种。对于贴片保险丝的相关知识,可能很多人了解的并不是太多,接下来_申博_小编来为大家详细介绍关于贴片保险丝的相关知识,包括:贴片保险丝的基本类型、贴片保险丝材质用途分类、常见的参数、应用范围、使用注意事项、选型的注意事项。一起来了解下吧! 贴片保险丝的基本类型 贴片保险丝有以下四种基本型式: 1、慢速熔断型/时间延迟型保险丝 慢速熔断型保险丝非常适合用于含有瞬间电流突波或开机突波流入的电路。这些电路包含:马达、变压器、白炽灯及可适用负载装置。 2、双重合金慢速熔断型保险丝 3、快速反应型保险丝 快速反应型保险丝反应快速且适用于没有瞬间电流突波的电路。 4、特快速反应保险丝 特快速反应型保险丝通常都有银做连接。由于保险丝的限流能力,这些保险丝时常被用来保护半导体电路。 贴片保险丝材质用途分类 1、5154铝板应用在焊接结构、贮槽、压力容器、船

2、电解质在负极上剖析:

电解液在石墨和别的嵌锂碳负极上稳固性不高,轻易回响反映发作弗成逆容量。首次充放电时电解液剖析会在电极外面构成钝化膜,钝化膜能将电解液与碳负极离隔阻挠电解液的进一步剖析。从而保持碳负极的构造稳固性。抱负前提下电解液的复原限定在钝化膜的构成阶段,当轮回稳固后该历程不再发作。

(1)钝化膜的构成:

电解质盐的复原介入钝化膜的构成,有利于钝化膜的稳固化,然则

①复原发作的不溶物对溶剂复原天生物会发作晦气影响;

②电解质盐复原时电解液的浓度减小,终究致使电池容量丧失(LiPF6 复原天生LiF、LixPF5-x、PF3O 和PF3);

③钝化膜的构成要斲丧锂离子,这会致使南北极间容量失衡而构成全部电池比容量下落。

④若是钝化膜上有裂痕,则溶剂份子能透入,使钝化膜加厚,如许不只斲丧更多的锂,并且有可以或许壅塞碳外面上的微孔,致使锂没法嵌入和脱出,构成弗成逆容量丧失。在电解液中加一些无机增添剂,如CO2,N2O,CO,SO2等,可加快钝化膜的构成,并能抑止溶剂的共嵌和剖析,到场冠醚类有机增添剂也有一样的结果,个中以12冠4醚最好。

(2)成膜容量丧失的要素:

①工艺中运用碳的范例;

②电解液成分;

③电极或电解液中增添剂。

a、Blyr以为离子交流回响反映从活性物资粒子外面向其中心推动,构成的新相包埋了本来的活性物资,粒子外面构成了离子和电子导电性较低的钝化膜,因而储存以后的尖晶石比储存前具有更大的极化。

b、Zhang经由历程对电极资料轮回前后的交流阻抗谱的对照剖析发明,跟着轮回次数的增添,外面钝化层的电阻增添,界面电容减小。反映出钝化层的厚度是随轮回次数而增添的。锰的消融及电解液的剖析致使了钝化膜的构成,高温前提更有利于这些回响反映的举行。这将构成活性物资粒子间接触电阻及Li 迁徙电阻的增大,从而使电池的极化增大,充放电不完整,容量减小。

3、II 电解液的复原机理

电解液中常常含有氧、水、二氧化碳等杂质,在电池充放电历程当中发作氧化复原回响反映。电解液的复原机理包罗溶剂复原、电解质复原及杂质复原三方面:

(1)溶剂的复原

PC和EC的复原包罗一电子回响反映和二电子回响反映历程,二电子回响反映构成Li2CO3:

①Fong等以为,在第一次放电历程当中,电极电势靠近O.8V(vs.Li/Li )时,PC/EC在石墨上发作电化学回响反映,天生CH=CHCH3(g)/CH2=CH2(g)和LiCO3 (s),致使石墨电极上的弗成逆容量丧失。

②Aurbach等对种种电解液在金属锂电极和碳基电极上复原机理及其产品举行了普遍的研讨,发明PC的一电子回响反映机理发作ROCO2Li和丙烯。ROCO2Li对痕量水很敏感,有微量水存在时主要产品为Li2CO3和丙稀,但在枯燥状况下并没有Li2CO3发作。

DEC的复原:

Ein-Eli Y报导,由碳酸二乙酯 (DEC)和碳酸二甲酯(DMC)混合而成的电解液,在电池中会发作交流回响反映,天生碳酸甲乙酯(EMC),对容量丧失发作肯定的影响。

(2)电解质的复原

电解质的复原回响反映一般被以为是介入了碳电极外面膜的构成,因而其品种及浓度都将影响碳电极的机能。在某些状况下,电解质的复原有助于碳外面的稳固,可构成所需的钝化层。一样平常以为,支撑电解质要比溶剂轻易复原,复原产品混合于负极堆积膜中而影响电池的容量衰减。几种支撑电解质可以或许发作的复原回响反映以下:

(3)杂质复原

①电解液中水含量太高会天生LiOH(s)和Li2O 堆积层,晦气于锂离子嵌入,构成弗成逆容量丧失:

H2O+e→OH-+1/2H2

OH-+Li →LiOH(s)

LiOH+Li +e-→Li2O(s)+1/2H2

天生LiOH(s)在电极外面堆积,构成电阻很大的外面膜,障碍Li 嵌入石墨电极,从而致使弗成逆容量丧失。溶剂中微量水(100-300×10-6)对石墨电极机能没影响。

②溶剂中的CO2 在负极上能复原天生CO 和LiCO3(s):

2CO2+2e-+2Li →Li2CO3+CO

CO 会使电池内压升高,而Li2CO3(s)使电池内阻增大影响电池机能。

③溶剂中的氧的存在也会构成Li2O

1/2O2 2e- 2Li →Li2O

由于金属锂与完整嵌锂的碳之间电位差较小,电解液在碳上的复原与在锂上的复原相似。

缘由三:自放电

自放电是指电池在未运用状况下,电容量天然丧失的征象。锂离子电池自放电致使容量丧失分两种状况:

一是可逆容量丧失;

二是弗成逆容量的丧失。

1、可逆容量丧失是指丧失的容量能在充电时规复,而弗成逆容量丧失则相反,正负极在充电状况下可以或许与电解质发作微电池作用,发作锂离子嵌入与脱嵌,正负极嵌入和脱嵌的锂离子只与电解液的锂离子有关,正负极容量因而不均衡,充电时这局部容量丧失不克不及规复。如:

锂锰氧化物正极与溶剂会发作微电池作用发作自放电构成弗成逆容量丧失:

LiyMn2O4 xLi xe-→Liy xMn2O4

溶剂份子(如PC)在导电性物资碳黑或集流体外面上作为微电池负极氧化:

xPC→xPC-自由基 xe-

一样,负极活性物资可以或许会与电解液发作微电池作用发作自放电构成弗成逆容量丧失,电解质(如LiPF6)在导电性物资上复原:

PF5 xe- →PF5-x

充电状况下的碳化锂作为微电池的负极脱去锂离子而被氧化:

LiyC6→Liy-xC6 xLi xe-

2、自放电影响要素:正极资料的制造工艺,电池的制造工艺,电解液的性子, 温度, 时候。

3、自放电速度主要受溶剂氧化速度掌握,因而溶剂的稳固性影响着电池的储存寿命。

4、溶剂的氧化主要发作在碳黑外面,下落碳黑外面积可以或许掌握自放电速度,但关于LiMn2O4正极资料来讲,下落活性物资外面积一样主要,同时集电体外面临溶剂氧化所起的作用也不容忽视。

5、经由历程电池隔阂而走漏的电流也可以或许构成锂离子电池中的自放电,但该历程遭到隔阂电阻的限定,以极低的速度发作,并与温度无关。考虑到电池的自放电速度猛烈地依赖于温度,故这一历程并不是自放电中的主要机理。

6、若是负极处于足够电的状况而正极发作自放电,电池内容量均衡被损坏,将致使永久性容量丧失。

7、长时候或常常自放电时,锂有可以或许堆积在碳上,增大南北极间容量不均衡水平。

8、Pistoia等对照了3种主要金属氧化物正极在种种分歧电解液中的自放电速度,发明自放电速度随电解液分歧而分歧。并指出自放电的氧化产品梗塞电极资料上的微孔,使锂的嵌入和脱出难题并且使内阻增大和放电效力下落,从而致使弗成逆容量丧失。


上述是_申博_小编为人人解说的锂离子电池主要机能指标、主要分类、锂离子电池容量衰减的缘由。愿望这些学问可以或许加深人人对锂离子电池的相识!在这里小编还要提示人人几点,起首制止锂离子电池在严格前提下运用,如:高温、高湿度、夏季阳光下长时候暴晒等,制止将电池投入火中。拆锂离子电池时,应确保用电用具处于电源封闭状况;运用温度应连结在-20~50℃之间。另有,制止将锂离子电池长时候"寄存"在住手运用的用电用具中。只要悉心保护,才可以或许延伸它的运用寿命!

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