Introduksjon til grunnleggende kunnskap om litiumbattericeller

1, sammensetning av litiumbattericeller

1. Positivt elektrodemateriale: litiumforbindelser som litiumkoboltoksyd (Licoo ₂), litiummanganoksid (Limn ₂ O ₄), litiumjernfosfat (LifePo ₄), og ternære materialer (LinixCoymnzo ₂) er ofte brukt. Ulike positive elektrodematerialer har forskjellige ytelsesegenskaper. For eksempel har litiumkoboltoksyd en høy energitetthet, men relativt lav sikkerhet, mens litiumjernfosfat har høy sikkerhet og lang levetid, men relativt lav energitetthet.

2. Negativ elektrodemateriale: Generelt laget av karbonmaterialer som grafitt, er dens funksjon å lagre litiumioner under lading og frigjøre litiumioner under utskadning. Negative elektrodematerialer inkluderer også mellomfase karbonmikrosfærer, litiumtitanat, etc.

3. Membran: En porøs polymerfilm som tjener til å isolere positive og negative elektroder, forhindre kortslutning og la litiumioner passere gjennom. Materialet til mellomgulvet er vanligvis en polyolefin porøs membran.

4. Elektrolytt: hovedsakelig sammensatt av litiumsalter (for eksempel litiumheksafluorofosfat Lipf ₆) og organiske løsningsmidler, ansvarlig for å lede litiumioner mellom de positive og negative elektrodene. Elektrolytten kan være flytende eller gel.

5. Shell: Batteriets skall kan være laget av stål, aluminium, nikkelbelagt jern eller aluminiumsplastisk film. Skallet inkluderer også et hette for batteriet, som fungerer som utløpet for de positive og negative elektrodene.

 

2, arbeidsprinsippet for litiumbatterisceller

Under lading frigjøres litiumioner fra det positive elektrodematerialet, passerer gjennom elektrolytten gjennom separatoren og innebygd i det negative elektrodematerialet; Under utladning frigjøres litiumioner fra det negative elektrodematerialet, passerer gjennom elektrolytten gjennom separatoren og går tilbake til det positive elektrodematerialet, og genererer strøm i denne prosessen.

 

3, Klassifisering av litiumbattericeller

 

1. Klassifisert etter utseende: firkantet litiumbatteri, sylindrisk litiumbatteri, mykt pakke litiumbatteri;

2. Klassifisert av outsourcing materialer: aluminiumskall litiumbatterier, litiumbatterier i stålskall og myke pakkebatterier;

3. Klassifisert med positivt elektrodemateriale: litiumkoboltoksyd (LICOO2), litiummanganoksid (LimN2O4), ternært litium (LinixCoymnzO2), litiumjernfosfat (LifePo4);

4. Klassifisert etter elektrolytttilstand: litium-ion-batterier (LIB) og polymerbatterier (PLB);

5. Klassifisert etter formål: vanlige batterier og strømbatterier.

6. Klassifisert etter ytelsesegenskaper: batterier med høy kapasitet, batterier med høy hastighet, batterier med høy temperatur, batterier med lav temperatur osv.

 

4, Kjennetegn på litiumbatterisceller

1.

2. Lang syklusliv: Etter flere ladnings- og utskrivningssykluser kan den fremdeles opprettholde god ytelse, og generelt når hundrevis eller til og med tusenvis av sykluser.

3. Lav selvutladningshastighet: Når den ikke er i bruk, er selvutladningshastigheten treg og kan opprettholde strømmen i lang tid.

4. Miljøvern: Den inneholder ikke tungmetaller som kvikksølv og kadmium, og er relativt miljøvennlig.

 

5, Forklaring av vanlige begreper

1. Kapasitet

Refererer til mengden strøm som kan oppnås fra litium i et batteri under visse utladningsforhold. Formelen for batterikapasitet er q=i * t, målt i Coulombs. Kapasitetsenheten til et batteri er spesifisert som AH (Ampere Hour) eller MAH (Milliampere Hour), noe som betyr at et 1AH -batteri kan slippes ut i 1 time med en strøm på 1A når det er fulladet.

Tidligere var batteriet til Nokias gamle telefoner (som BL -5 c) vanligvis 500mAh. I dag er batteriet til smarttelefoner 800-1900 mAh, elektriske sykler er vanligvis 10-20 ah, og elbiler er vanligvis 20-200 ah.

2. Ladningshastighet/utladningshastighet

Det representerer mengden strøm som brukes til lading og utslipp, vanligvis beregnet som et multiplum av batteriets nominelle kapasitet, ofte referert til som flere grader Celsius. For et batteri med en kapasitet på 15 0 0mAh er 1c spesifisert som 1500mAh. Hvis den slippes ut ved 2C, slippes den ut med en strøm på 3000mA, og ladet og utskrevet ved 0,1C, den lades og utskrives med en strøm på 150mA.

3. Spenning (OCV: Åpen kretsspenning)

Spenningen til et batteri refererer vanligvis til den nominelle spenningen (også kjent som den nominelle spenningen) til et litiumbatteri. Den nominelle spenningen til et vanlig litiumbatteri er vanligvis 3,7V, og vi refererer også til spenningsplatået som 3,7V.

Når batteriet har en kapasitet på 20 ~ 80%, er spenningen konsentrert på rundt 3,7V (3,6 ~ 3,9V), og hvis kapasiteten er for høy eller for lav, endres spenningen sterkt.

4. Energi/kraft

Energien (e) som et batteri kan frigjøres når det slippes ut til en viss standard, måles i WH (watt timer) eller kWh (kilowattimer), med 1 kWh =1 kWh.

E=u*i*t, det er også lik å multiplisere batterispenningen med batterikapasiteten

Formelen for strøm er, p=u*i=e/t, indikerer mengden energi som kan frigjøres per tidsenhet. Enheten er W (watt) eller KW (kilowatt). Et batteri med en kapasitet på 1500 mAh har typisk en nominell spenning på 3,7V, tilsvarende en energi på 5,55wh.

5. Motstand

På grunn av det faktum at lading og utskrivning ikke kan være ekvivalent med en ideell strømkilde, er det en viss intern motstand. Intern motstand bruker selvfølgelig energi, jo mindre den indre motstanden, jo bedre.

Enheten med indre motstand på batteriet er milliohms (m ω).

Den indre motstanden til et typisk batteri er sammensatt av ohmisk motstand og polarisasjonsmotstand, og størrelsen på den indre motstanden påvirkes av materialet, produksjonsprosessen og strukturen til batteriet.

6. Syklusliv

Lading og slipp av et batteri kalles en gang en syklus, og sykluslivet er en viktig indikator for å måle ytelsen til batterilevetiden.

IEC -standarden bestemmer at litiumbatterier for mobiltelefoner skal slippes ut fra {{0}}. 2C til 3.0V og ladet fra 1C til 4.2V. Etter 500 sykluser, bør batterikapasiteten opprettholdes med 60% eller mer av den opprinnelige kapasiteten. Det vil si at sykluslivet til litiumbatterier er 500 ganger.

I henhold til den nasjonale standarden, etter en syklusliv på 300 ganger, bør kapasiteten opprettholdes med 70% av den opprinnelige kapasiteten. Hvis batterikapasiteten er mindre enn 60% av startkapasiteten, anses det generelt å være skrotet.

7. Dybde av utslipp (DOD)

Definert som prosentandelen av kapasiteten som ble gitt ut av batteriet til den nominelle kapasiteten.

Jo dypere utladningsdybden på litiumbatterier, jo kortere batterilevetid.

8. Kutt av spenning

Termineringsspenningen er delt inn i lading av termineringsspenning og utladning av termineringsspenning, noe som betyr spenningen som batteriet ikke kan fortsette å lade eller utlades. Å fortsette å lade eller utlades ved termineringsspenningen har en betydelig innvirkning på batteriets levetid.

Ladingens termineringsspenning for litiumbatterier er vanligvis 4,2V, og den utladende termineringsspenningen er 3. 0 v.

Dyp lading eller utslipp av litiumbatterier utover termineringsspenningen er strengt forbudt.

9. Selvutladningshastighet

Hastigheten som kapasiteten til et batteri avtar under lagring, uttrykt som en prosentandel av reduksjonen i kapasitet per tidsenhet.

Selvutladningshastigheten til et typisk litiumbatteri er 2% til 9% per måned.

10. Soc (ladetilstand)

Refererer til prosentandelen av gjenværende batterikraft til den totale mengden strøm som kan slippes ut, alt fra 0 til 100%. Gjenspeiler det gjenværende batterinivået.

 

6, Navnkonvensjon for batterier

Ulike produsenter har forskjellige navnekonvensjoner, men universelle batterier følger alle en enhetlig standard, og batteriets størrelse kan bestemmes med navnet.

I følge IEC 61960 er reglene for sylindriske og firkantede batterier som følger:

1. Sylindrisk batteri

3 bokstaver etterfulgt av 5 tall.

Tre bokstaver, den første bokstaven representerer det negative elektrodematerialet, jeg representerer tilstedeværelsen av innebygde litiumioner, og L representerer litiummetall eller litiumlegeringselektrode; Den andre bokstaven representerer det positive elektrodematerialet, C representerer kobolt, N representerer nikkel, M representerer mangan, og V representerer vanadium; Den tredje bokstaven, R, representerer sylindrisk form.

5 sifre, de første 2 sifrene representerer diameter og de 3 siste sifrene representerer høyde, alt i millimeter.

2. firkantet batteri

3 bokstaver etterfulgt av 6 tall.

Tre bokstaver, den første bokstaven representerer det negative elektrodematerialet, jeg representerer tilstedeværelsen av innebygde litiumioner, og L representerer litiummetall eller litiumlegeringselektrode; Den andre bokstaven representerer det positive elektrodematerialet, C representerer kobolt, N representerer nikkel, M representerer mangan, og V representerer vanadium; Den tredje bokstaven P representerer en firkant.

6 sifre, de første 2 sifrene representerer tykkelse, de midterste 2 sifrene representerer bredden, og de to siste sifrene representerer høyde (lengde), alt i millimeter.

For eksempel er ICR 18650 et universelt sylindrisk batteri med en diameter på 18mm og en høyde på 65 mm; ICP 053353 er et firkantet batteri med en tykkelse på 5mm, en bredde på 33 mm og en høyde (lengde) på 53 mm.