鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1189次 | 2018年05月07日
移動(dòng)設(shè)備鋰離子電池的管理
鋰離子電池:
放電電壓:最低2.7V/cellfor鈷酸鋰,2.5Vfor磷酸鐵鋰,1.5Vfor鈦酸鋰;
充電電壓:典型4.2Vfor鈷酸鋰(4.35Vfor電解液改進(jìn)型),3.6Vfor磷酸鐵鋰,2.7Vfor鈦酸鋰。
電池結(jié)構(gòu):有三種結(jié)構(gòu),圓柱形結(jié)構(gòu)、棱柱形結(jié)構(gòu)和層壓形結(jié)構(gòu)。特性如下:
a,由于鋰碳嵌合物非?;顫?,只能使用有機(jī)電解液;
b,必須防水并氣密;
c,需使用微孔的隔離材料,來(lái)阻止鋰枝晶生長(zhǎng),并在過(guò)熱時(shí)關(guān)閉充電;
d,電極使用金屬箔,陽(yáng)極為銅箔,陰極為鋁箔;
e,活性材料懸浮沉積在電極上,50~100um的厚度。
充電方式:恒流/恒壓法;充電電壓(考慮了電壓波動(dòng)和溫度波動(dòng)后)一定不能超過(guò)4.2Vfor鈷酸鋰,過(guò)電壓會(huì)導(dǎo)致電池加速退化,甚至引起爆炸;
多cell串聯(lián)的電池:每個(gè)cell都不能超過(guò)最高電壓,所以要獨(dú)立監(jiān)測(cè)每個(gè)cell的狀態(tài),同時(shí)應(yīng)該有多套獨(dú)立的過(guò)壓、過(guò)溫和過(guò)電流保護(hù)電路。;對(duì)于多cell串聯(lián)電池,需要cell平衡算法;充電電流應(yīng)控制在1C,并且充電完成時(shí),溫度不能超過(guò)50℃!
充電溫度:環(huán)境溫度應(yīng)在0~45攝氏度之間,低溫會(huì)引起析出鋰單質(zhì),造成電池退化;高溫會(huì)加速鋰電解液反應(yīng),從而加速退化。
低壓充電:當(dāng)cell電壓低于2.9V時(shí),應(yīng)使用0.1C的涓流充電。若0.1C充了30min后,cell電壓還未達(dá)到3.0V,說(shuō)明cell出現(xiàn)了內(nèi)短路,充電芯片應(yīng)該報(bào)警。
截止?fàn)顟B(tài):當(dāng)充電電流小于0.05C時(shí)。
放電功率:電極上活性物質(zhì)越薄,功率越大,但容量越?。涣姿徼F鋰和鈦酸鋰的放電功率更高;當(dāng)溫度低于0℃時(shí),由于有機(jī)電解液的導(dǎo)電性能下降,電池的放電功率會(huì)嚴(yán)重衰退。
電池健康:50%電量時(shí)最穩(wěn)定;高電壓會(huì)加速腐蝕和電解液降解;一定不能超過(guò)電池的滿充電壓;短時(shí)的過(guò)放不會(huì)損傷電池,但是長(zhǎng)期低電量貯存會(huì)影響電池的放電容量;要避免高溫?zé)嵩?,低溫存放可以延長(zhǎng)壽命;要避免不必要的充放電,不用像鎳鎘、鎳氫電池那樣滿充滿放。
電池退化機(jī)制:
a,鋰碳混合物與電解液的反應(yīng):當(dāng)高溫、高壓時(shí),反應(yīng)加?。辉摲磻?yīng)讓鋰成為不溶解的混合物形式,這些物質(zhì)會(huì)阻塞隔離層的微孔,降低活性物質(zhì)表面的導(dǎo)電性,從而導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加;
b,電極腐蝕:高壓時(shí),鋁箔和銅箔電極易腐蝕,所以電池一般以50%的容量貯存。當(dāng)電池放電電壓低于2V時(shí),會(huì)造成銅箔溶解。
應(yīng)用場(chǎng)景:高容量、長(zhǎng)使用時(shí)間的場(chǎng)合,例如數(shù)字產(chǎn)品。
發(fā)展趨勢(shì):從1990年鋰離子電池推出后,容量每年都以7%的速率增長(zhǎng);最初的鈷酸鋰,到加入鎳錳(成本低),再到磷酸鐵鋰(功率高,但能量密度只有鈷酸鋰的一半)。鈦酸鋰有更好的功率和循環(huán)壽命,但能量密度也不足。最近發(fā)展的硅負(fù)極電池,可以提升30%的能量密度,但循環(huán)壽命差;更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展,是硫化鋰電池和空氣鋰電池,硫化鋰電池的能量密度很高,但循環(huán)壽命差,空氣鋰電池理論上的能量密度最高,但暫時(shí)實(shí)現(xiàn)起來(lái)還很困難。