Uvod u osnovno znanje o ćelijama litijumskih baterija

1, Sastav ćelija litijumske baterije

1. Pozitivni materijal elektrode: litijumski spojevi poput litijum kobaltnog oksida (Licoo ₂), litijum mangan oksid (limn ₂ o ₄), litijum gvožđa fosfat (LifePo ₄) i ternarni materijali (linixcoymnzo ₂) se obično koriste. Različite pozitivne elektrode imaju različite karakteristike performansi. Na primjer, litijum kobaltni oksid ima visoku gustoću energije, ali relativno nisku sigurnost, dok litijum-gvožđe fosfat ima visoku sigurnost i dugi životni vijek, ali relativno nisku gustoću energije.

2. Negativni materijal elektrode: općenito izrađen od ugljičnih materijala kao što su grafit, njegova funkcija je pohranjivanje litijum-jona za vrijeme punjenja i otpuštanja litijum-jona tokom pražnjenja. Negativni materijali elektrode uključuju i srednje fazne karbonske mikrosfere, litijum-titanat itd.

3. Dijafragma: porozni polimer film koji služi za izoliranje pozitivnih i negativnih elektroda, sprječavajući kratke spojeve i omogućuju prolaze litijum-joni. Materijal dijafragme obično je poliolefinska porozna membrana.

4. Elektrolit: uglavnom sastoji se od litijumskih soli (poput litijum heksafluorofosfate ₆) i organska otapala, odgovorna za provođenje litijumskih jona između pozitivnih i negativnih elektroda. Elektrolit može biti tečan ili gel.

5. Shell: Školjka baterije može se izraditi od čelika, aluminija, niklskog željeza ili aluminijskog plastičnog filma. Školjka također uključuje poklopac za bateriju, koji služi kao utičnica za pozitivne i negativne elektrode.

 

2, princip rada litijumskih baterija

Tokom punjenja litijum-ioni se puštaju iz pozitivnog elektroda, prolaze kroz elektrolit kroz separator i ugrađuju u negativni materijal elektrode; Tijekom otpuštanja, litijum-joni puštaju iz negativnog materijala elektrode, prolaze kroz elektrolit kroz separator i vraćaju se u pozitivnu elektrodu, generirajući struju u ovom procesu.

 

3, Klasifikacija litijumskih ćelija baterije

 

1. Klasificirano po izgledu: Kvadratna litijumska baterija, cilindrična litijumska baterija, litijumska baterija mekog paketa;

2. Klasificiran od strane autsourcing materijala: litijumske baterije od aluminijske ljuske, litijumske baterije od čelične ljuske i baterije mekog paketa;

3. Klasificiran po pozitivnim elektrodama: litijum kobaltni oksid (Licoo2), litijum manganski oksid (limn2o4), ternarni litijum (linixcoymnzo2), litijum-željezo fosfat (LifePo4);

4. Klasificiran od strane elektrolita: litijum-jonske baterije (LIB) i polimerne baterije (PLB);

5. Klasificiran po namjeni: obične baterije i baterije za napajanje.

6. Klasificirano po karakteristikama performansi: baterije visokog kapaciteta, baterije visoke brzine, baterije visoke temperature, baterije sa niskim temperaturama, itd

 

4, karakteristike litijumskih ćelija baterije

1. Visoka gustina energije: Litijumske baterije mogu pohraniti više energije, omogućujući litijumskim baterijama da imaju veću energiju od ostalih vrsta baterija istog volumena ili težine.

2. Dugi životni vijek: Nakon višestrukih ciklusa i ispuštanja, još uvijek može održavati dobre performanse, uglavnom dostići stotine ili čak hiljade ciklusa.

3. Niska vrsta pražnjenja: Kada se ne koristi, brzina samozaslovnog pražnjenja je spora i može dugo održavati moć.

4. Zaštita životne sredine: Ne sadrži teške metale poput žive i kadmijuma, a relativno je ekološki prihvatljiv.

 

5, Objašnjenje zajedničkih uvjeti

1 Kapacitet

Odnosi se na količinu električne energije koja se može dobiti od litijuma u bateriji pod određenim uslovima pražnjenja. Formula za kapacitet baterije je Q=I * T, mereno u Coulombs. Jedinica kapaciteta baterije je specificirana kao AH (Ampere Hour) ili MAH (miliampere sat), što znači da se 1Ah baterija može izvršiti 1 sat sa strujom 1A kada se potpuno napuni.

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

2. Stopa naknade / pražnjenje

Predstavlja količinu struje koja se koristi za punjenje i pražnjenje, obično se izračunava kao višestruko nominalni kapacitet baterije, koji se obično naziva nekoliko stepeni Celzijusa. Za bateriju kapaciteta 15 0 0mAh, 1C je naveden kao 1500mAh. Ako se ispušta u 2C, ispušta se strujom od 3000mA, a naplaćuje se i ispuštaju na 0,1 c, naplaćuje se i ispuštaju strujom od 150mA.

3. Napon (OCV: napon otvorenog kruga)

Napon baterije uglavnom se odnosi na nominalni napon (poznat i kao nazivni napon) litijumske baterije. Nominalni napon obične litijumske baterije uglavnom je 3,7 V, a mi se odnosimo i na njen visoravni napon kao 3,7 V.

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

4. Energija / snaga

Energija (e) da se baterija može pustiti kada se izbacuje u određeni standard mjeri se u WH (vatte sati) ili kWh (kilovat sati), sa 1kwh =1 kWh.

E=U * i * t, jednak je umnožavanje napona baterije baterije

Formula za moć je, p=u * i=e / t, ukazuje na količinu energije koja se može osloboditi po jedinici vremena. Jedinica je w (vati) ili kW (kilovats). Baterija kapaciteta 1500mAh obično ima nazivni napon od 3,7 V, koji odgovara energiji od 5,55Wh.

5. Otpor

Zbog činjenice da se punjenje i pražnjenje ne mogu biti ekvivalent idealnom izvoru napajanja, postoji određeni unutarnji otpor. Unutarnji otpor troši energiju, naravno, manje je unutrašnji otpor, to je bolje.

Jedinica unutarnjeg otpora baterije je miliohms (m ω).

Unutarnji otpor tipične baterije sastoji se od otpornosti na ohmički otpor i polarizaciju, a utječe veličina unutrašnjeg otpora materijal, proces proizvodnje i strukture baterije.

6. Život za bicikle

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

IEC standard predviđa da bi li litijumske baterije mobilnih telefona treba ispuštati iz {{0}}. 2C do 3.0V i naplaćuje se od 1c do 4.2V. Nakon 500 ciklusa, kapacitet baterije treba održavati na 60% ili više početnih kapaciteta. To znači, vijek trajanja litijumskih baterija je 500 puta.

Prema nacionalnom standardu, nakon ciklusa života od 300 puta, kapacitet treba održavati na 70% početnog kapaciteta. Ako je kapacitet baterije manji od 60% početnog kapaciteta, obično se smatra da je ukidač.

7. Dubina pražnjenja (DOD)

Definisano kao procenat kapaciteta koji je baterija objavio na nazivni kapacitet.

Dublje Ispuštanje dubine litijumske baterije, kraći vijek trajanja baterije.

8. Odrežite napon

Napon raskida podijeljen je na punjenje napona prekida i pražnjenja napona prekida, što znači napon na kojem baterija ne može nastaviti da se nastavlja ili ispušta. Nastavljajući punjenje ili pražnjenje na napon za ukidanje ima značajan utjecaj na život baterije.

Napon prekida za punjenje litijumskih baterija uglavnom je 4,2 V, a napon za ispuštanje je 3. 0 v.

Duboko za punjenje ili pražnjenje litijumskih baterija izvan napona prekida strogo je zabranjeno.

9. SAMOSTOJNA KUĆA

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

Stopa samozaslovnog pražnjenja tipične litijumske baterije iznosi 2% na 9% mesečno.

10. Soc (stanje naboja)

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

 

6, Konvencija o imenovanju za baterije

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

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

1. Cilindrična baterija

3 slova, a zatim 5 brojeva.

Tri slova, prvo slovo predstavlja negativni materijal elektrode, ja predstavljam prisustvo ugrađenih litijumskih jona, a ja predstavlja litijumsku metalnu ili litijumsku leguru elektrodu; Drugo slovo predstavlja pozitivnu elektrodu, C predstavlja kobalt, n predstavlja nikal, m predstavlja mangan, a v predstavlja vanadijum; Treće slovo, R, predstavlja cilindrični oblik.

5 cifara, prve dvije znamenke prečnik i zadnje 3 cifre predstavljaju visinu, sve u milimetrima.

2. Kvadratna baterija

3 slova slijedi 6 brojeva.

Tri slova, prvo slovo predstavlja negativni materijal elektrode, ja predstavljam prisustvo ugrađenih litijumskih jona, a ja predstavlja litijumsku metalnu ili litijumsku leguru elektrodu; Drugo slovo predstavlja pozitivnu elektrodu, C predstavlja kobalt, n predstavlja nikal, m predstavlja mangan, a v predstavlja vanadijum; Treće slovo p predstavlja kvadrat.

6 cifara, prve dvije znamenke predstavlja debljinu, srednja 2 cifre predstavlja širinu, a zadnje dvije znamenke predstavljaju visinu (dužinu), 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 33 mm i visine (dužina) od 53 mm.