Uvod u osnovno znanje o ćelijama litij baterija

1, sastav ćelija litij baterija

1. Pozitivni elektrodni materijal: Litijevi spojevi poput litij kobalt oksida (Licoo ₂), litij manganovog oksida (limn ₂ o ₄), litij željezni fosfat (lifepo ₄) i ternarni materijali (linixcoymnzo ₂). Različiti materijali s pozitivnim elektrodama imaju različite karakteristike performansi. Na primjer, litijev kobalt oksid ima visoku gustoću energije, ali relativno nisku sigurnost, dok litijev željezni fosfat ima visoku sigurnost i dugi životni vijek, ali relativno nisku gustoću energije.

2. Negativni materijal za elektrode: Općenito izrađen od ugljičnih materijala poput grafita, njegova je funkcija pohranjivanje litijskih iona tijekom punjenja i oslobađanja litij iona tijekom pražnjenja. Negativni materijali za elektrode također uključuju ugljikove mikrosfere srednje faze, litij titanat itd.

3. Dijafragma: Porozni polimerni film koji služi za izoliranje pozitivnih i negativnih elektroda, sprječavaju kratke spojeve i omogućavaju prolazak litij iona. Materijal dijafragme obično je poliolefinska porozna membrana.

4. Elektrolit: uglavnom sastoje se od litijevih soli (poput litij heksafluorofosfata LIPF ₆) i organskih otapala, odgovornog za provođenje litijevih iona između pozitivnih i negativnih elektroda. Elektrolit može biti tekući ili gel.

5. Školjka: Školjka baterije može se izrađivati ​​od čelika, aluminija, nikla pozlaćenog željeza ili aluminij-plastičnog filma. Školjka također uključuje poklopac za bateriju, koja služi kao izlaz za pozitivne i negativne elektrode.

 

2, princip rada litijskih ćelija baterija

Tijekom punjenja, litijev ioni oslobađaju se iz materijala s pozitivnim elektrodom, prolaze kroz elektrolit kroz separator i ugrađeni u materijal negativnog elektroda; Tijekom pražnjenja, litijevi ioni oslobađaju se iz negativnog materijala elektroda, prolaze kroz elektrolit kroz separator i vraćaju se u pozitivni elektrodni materijal, stvarajući struju u ovom procesu.

 

3, klasifikacija ćelija litij baterija

 

1. Klasificirano po izgledu: kvadratna litij baterija, cilindrična litij baterija, mekana pakijska litij baterija;

2. Klasificirano outsourcing materijalima: aluminijske školjke litijske baterije, litijske baterije od čelične školjke i baterije mekih pakiranja;

3. Klasificirano pozitivnim materijalom elektroda: litij kobalt oksid (licOO2), litij mangan oksid (limn2o4), ternarni litij (linixcoymnzo2), litij željezni fosfat (lifepo4);

4. Klasificirano od strane elektrolita: litij-ionske baterije (LIB) i polimerne baterije (PLB);

5. Klasificirano po svrsi: obične baterije i napajanja baterija.

6. Klasificirano po karakteristikama performansi: baterije velikog kapaciteta, baterije s visokim stopama, baterije s visokim temperaturama, baterije s niskim temperaturama itd.

 

4, karakteristike ćelija litij baterija

1. Visoka gustoća energije: Stanice litij baterija mogu pohraniti više energije, omogućujući litij baterijama da imaju veću izlaznu energiju od ostalih vrsta baterija pri istoj volumenu ili težini.

2. Dugi život ciklusa: Nakon višestrukih ciklusa punjenja i pražnjenja, još uvijek može održavati dobre performanse, uglavnom dostižući stotine ili čak tisuće ciklusa.

3. Niska brzina samo -pražnjenja: Kad se ne koristi, brzina samo -pražnjenja je spora i može dugo održavati snagu.

4. Zaštita okoliša: Ne sadrži teške metale poput žive i kadmija, a relativno je ekološki prihvatljiv.

 

5, Objašnjenje uobičajenih izraza

1. Kapacitet

Odnosi se na količinu električne energije koja se može dobiti iz litija u bateriji u određenim uvjetima pražnjenja. Formula za kapacitet baterije je Q=i * t, mjerena u Coulombs. Jedinica kapaciteta baterije određena je kao AH (Ampere Hour) ili MAH (Milliampere Hour), što znači da se baterija od 1AH može otpustiti 1 sat s strujom od 1A kada se u potpunosti napuni.

Prije toga, baterija nokijinih starih telefona (poput BL -5 c) obično je bila 500mAh. Danas je baterija pametnih telefona 800-1900 mah, električni bicikli obično su 10-20 ah, a električni automobili su obično 20-200 ah.

2. Stopa punjenja/pražnjenja

Predstavlja količinu struje koja se koristi za punjenje i pražnjenje, obično izračunava kao višestruki nominalni kapacitet baterije, obično nazvane nekoliko stupnjeva Celzijusa. Za bateriju kapaciteta 15 0 0mah, 1C je naveden kao 1500mAh. Ako se isprazni na 2C, isprazni se s strujom od 3000mA, a naplaćuje se i ispušta na 0,1 ° C, naplaćuje se i ispušta s strujom od 150mA.

3. Napon (OCV: napon otvorenog kruga)

Napon baterije obično se odnosi na nominalni napon (poznat i kao nazivni napon) litijske baterije. Nominalni napon uobičajene litijske baterije je općenito 3,7V, a također nazivamo njegovu naponsku visoravni kao 3,7V.

Kada baterija ima kapacitet od 20 ~ 80%, napon se koncentrira na oko 3,7 V (3,6 ~ 3,9V), a ako je kapacitet previsok ili prenizak, napon se uvelike mijenja.

4. Energija/snaga

Energija (e) koju baterija može osloboditi kada se ispušta u određeni standard mjeri se u WH (watt sati) ili kWh (kilovat sati), s 1KWH =1 kWh.

E=u*i*t, također je jednak množenju napona baterije s kapacitetom baterije

Formula za napajanje je, p=u*i=e/t, ukazuje na količinu energije koja se može pustiti po jedinici vremena. Jedinica je W (Watts) ili KW (kilovats). Baterija kapaciteta od 1500mAh obično ima nominalni napon od 3,7V, što odgovara energiji od 5,55Wh.

5. Otpor

Zbog činjenice da punjenje i ispuštanje ne mogu biti ekvivalentni idealnom izvoru napajanja, postoji određeni unutarnji otpor. Unutarnji otpor troši energiju, naravno, što je manji unutarnji otpor, to je bolji.

Jedinica unutarnjeg otpora baterije je miliohms (M ω).

Unutarnji otpor tipične baterije sastoji se od ohmičkog otpora i otpornosti na polarizaciju, a na veličinu unutarnjeg otpora utječe materijal, proces proizvodnje i struktura baterije.

6. Život ciklusa

Punjenje i ispuštanje baterije jednom se naziva ciklusom, a vijek ciklusa važan je pokazatelj za mjerenje performansi trajanja baterije.

IEC standard propisuje da se litijeve baterije mobilnih telefona trebaju isprazniti iz {{0}}. 2C do 3.0V i naplaćuju se od 1C do 4.2V. Nakon 500 ciklusa, kapacitet baterije treba održavati na 60% ili više početnog kapaciteta. Odnosno, životni vijek litijevih baterija je 500 puta.

Prema nacionalnom standardu, nakon ciklusa od 300 puta, kapacitet bi se trebao održavati na 70% početnog kapaciteta. Ako je kapacitet baterije manji od 60% početnog kapaciteta, općenito se smatra ukidanjem.

7. Dubina pražnjenja (DOD)

Definirano kao postotak kapaciteta koji je baterija oslobodila na nazivni kapacitet.

Dublja dubina pražnjenja litijevih baterija, kraća trajanja baterije.

8. Odsječen napon

Napon prekida podijeljen je na napon za prekid punjenja i napon za pražnjenje, što znači da napon pri kojem baterija ne može nastaviti puniti ili ispuštati. Nastavak punjenja ili pražnjenja pri naponu prekida ima značajan utjecaj na životni vijek baterije.

Napon prekida litij baterija općenito je 4,2 V, a napon za otpuštanje 3. 0 v.

Strogo je zabranjeno duboko punjenje ili ispuštanje litijevih baterija izvan napona za raskid.

9. stopa samo -pražnjenja

Brzina kojom se kapacitet baterije smanjuje tijekom skladištenja, izražena kao postotak smanjenja kapaciteta po jedinici vremena.

Stopa samo -pražnjenja tipične litij baterije iznosi 2% do 9% mjesečno.

10. SoC (stanje naboja)

Odnosi se na postotak preostale snage baterije na ukupnu količinu snage koja se može isprazniti, u rasponu od 0 do 100%. Odražavaju preostalu razinu baterije.

 

6, imenovanje konvencije za baterije

Različiti proizvođači imaju različite konvencije o imenovanju, ali sve univerzalne baterije slijede jedinstveni standard, a veličina baterije može se odrediti njegovim imenom.

Prema IEC 61960, pravila za cilindrične i kvadratne baterije su sljedeća:

1. Cilindrična baterija

3 slova slijedi 5 brojeva.

Tri slova, prvo slovo predstavlja negativni materijal elektroda, I predstavlja prisutnost ugrađenih litijevih iona, a L predstavlja litij metal ili litij legura elektroda; Drugo slovo predstavlja pozitivni materijal za elektrodu, C predstavlja kobalt, n predstavlja nikal, m predstavlja mangan, a V predstavlja vanadij; Treće slovo, R, predstavlja cilindrični oblik.

5 znamenki, prve 2 znamenke predstavljaju promjer, a posljednje 3 znamenke predstavljaju visinu, a sve u milimetrima.

2. Kvadratna baterija

3 slova praćena 6 brojeva.

Tri slova, prvo slovo predstavlja negativni materijal elektroda, I predstavlja prisutnost ugrađenih litijevih iona, a L predstavlja litij metal ili litij legura elektroda; Drugo slovo predstavlja pozitivni materijal za elektrodu, C predstavlja kobalt, n predstavlja nikal, m predstavlja mangan, a V predstavlja vanadij; Treće slovo P predstavlja kvadrat.

6 znamenki, prve 2 znamenke predstavljaju debljinu, srednje 2 znamenke predstavljaju širinu, a posljednje 2 znamenke predstavljaju visinu (duljinu), sve u milimetrima.

Na primjer, ICR 18650 je univerzalna cilindrična baterija promjera 18 mm i visine od 65 mm; ICP 053353 je kvadratna baterija debljine 5 mm, širine od 33 mm i visine (duljine) od 53 mm.