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常見鋰電池的疑問與問題解答

(圖片來源:unsplash)


鋰離子電池或鋰離子電池(縮寫為LIB)是一種可充電電池,其中鋰離子在放電期間從負極移動到正極,並且在充電時從後向前移動。 與非可充電鋰電池中使用的金屬鋰相比,鋰離子電池使用插入的鋰化合物作為一種電極材料。 允許離子運動的電解質和兩個電極是鋰離子電池電芯的組成部分。


鋰電池常見問題

1.二次電池性能主要包括哪些方面

主要包括電壓、內阻、容量、內壓、自放電率、循環壽命、密封性能、安全性能、儲存性能、外觀等,其它還有過充、過放、可焊性、耐腐蝕性等。


2.充電池與鹼性電池的比較:

在大部分情況下,鎳氫電池均可以完全取代一次性電池,當中尤其是用於高耗電器材的時候。

雖然鹼性電池的額定電壓為1.5伏特,但會於開始放電後電壓會不斷下降。綜觀整個放電過程,鹼性電池的平均電壓約為1.2伏特,與鎳氫電池非常接近,主要差別在於鹼性電池的電壓於開始放電時為1.5伏特,最終下降至不足1.0伏特,而鎳氫電池則會於大部分時間保持約1.2伏特的電壓。


3.電池的可靠性測試項目有哪些

(1)循環壽命

(2)不同倍率放電特性

(3)不同溫度放電特性

(4)充電特性

(5)自放電特性

(6)不同溫度自放電特性

(7)存貯特性

(8)過放電特性

(9)不同溫度內阻特性

(10)高溫測試

(11)溫度循環測試

(12)跌落測試

(13)振動測試

(14)容量分佈測試

(15)內阻分佈測試

(16)靜態放電測試


4.電池的安全性測試項目有哪些

(1)內部短路測試

(2)持續充電測試

(3)過充電

(4)大電流充電

(5)強迫放電

(6)跌落測試

(7)從高處跌落測試

(8)穿刺實驗

(9)平面壓碎實驗

(10)切割實驗

(11)低氣壓內擱置測試

(12)熱虐實驗

(13)浸水實驗

(14)灼燒實驗

(15)高壓實驗

(16)烘烤實驗

(17)電子爐實驗


5.電池的額定容量是什麼?

指在一定放電條件下,電池放電至截止電壓時放出的電量.IEC標準規定鎳鎘和鎳氫電池在20±5℃環境下,以0.1C充電16小時後以0.2C放電至1.0V時所放出的電量為電池的額定容量,以C5表示.而對於鋰離子電池,則規定在常溫、恆流(1C)、恆壓(4.2V)控制的充電條件下,充電3h,再以0.2C放電至2.75V時,所放出的電量為其額定容量,電池容量的單位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh)。


6.電池的放電殘餘容量是什麼?

當對可充電電池用大電流(如1C或以上)放電時,由於電流過大使內部擴散速率存在的“瓶頸效應”,致使電池在容量未能完全放出時已到達終點電壓,再用小電流如0.2C還能繼續放電,直至1.0V/支時所放出的容量稱為殘餘容量。


7.電池的標稱電壓、開路電壓、中點電壓、終止電壓是什麼?

電池的標稱電壓指的是在正常工作過程中表現出來的電壓,二次鎳鎘鎳氫電池標稱電壓為1.2V;二次鋰電池標稱電壓為3.6V;

開路電壓指在外電路斷開時,電池兩個極端間的電位差;

終點電壓指電池放電實驗中,規定的結束放電的截止電壓;

中點電壓指放電到50%容量時電池的電壓,主要用來衡量大電流放電系列電池高倍率放電能力,是電池的一個重要指標。


8.電池常見的充電方式有哪幾種?

(1)鎳鎘和鎳氫電池的充電方式:

1.恆流充電:整個充電過程中充電電流為一定值,這種方法最常見;

2.恆壓充電:充電過程中充電電源兩端電壓保持一恆定值,電路中的電流隨電池電壓升高而逐漸減小。

3.恆流恆壓充電:電池首先以恆流充電,當電池電壓升高至一定值時,電壓保持不變,電路中電流降至很小,最終趨於0。


(2)電池的標準充放電是什麼?

IEC國際標準規定的鎳鎘和鎳氫電池的標準充放電方法為:

首先將電池以0.2C放電至1.0V/支,然後以0.1C充電16小時,擱置1小時後,以0.2C放至1.0V/支,即為對電池標準充放電。


(3)脈衝充電對電池性能有什麼影響?

由於鎳鎘電池在常規充電時容易極化,常規恆壓或恆流充電均會使電解液持續產生氫氣體,其氧氣在內部高壓作用下,滲透至負極與鎘板作用生成的CdO,造成極板有效容量下降。脈衝充電一般採用充與放的方法。即充5秒鐘,就放1鈔鐘。這樣充電過程產生的氧氣在放電脈衝下將大部分被還原成電解液。不僅限制了內部電解液的氣化量,而且對那些已經嚴重極化的舊電池,在使用本充電方法充放電5-10次後,會逐漸恢復或接近原有容量。


(4)涓流充電是什麼?

涓流充電是用來彌補電池在充滿電後由於自放電而造成的容量損失。一般採用脈衝電流充電來實現上述目的。根據以往測試的經驗,電池在充滿電後,在40℃環境下由於自放電損失的容量大約是標稱容量的5%。從理論上講,以C/500的電流持續充電即可彌補自放電造成的容量損失C*5/100*24小時*C/500,但是,由於電流太小,實際上充電效率非常低,使得基本無法充進電。我們採用脈衝充電方法可以解決這個問題。用C/10充電1.2秒,擱置58.8秒。按照上述條件每天充電的容量約為標稱容量的5%一般而言,脈衝充電的方式在以下範圍內較為適合,可根據實際情況選用充電電流:C/20,充電時間:0.1秒到60秒。

涓流充電的例子:

充電高充電低脈衝週期S每天充電容量電流時間電流時間C/101.2s0C58.8s60s標準容量的5%C/202.4s0C57.6s60sC/100.6s0C29.4s30s


(5)充電效率是什麼?

指電池在一定放電條件下放至某一截止電壓時放出的容量與輸入的電池容量的比值,它可按照以下公式計算:

充電效率=(放電電流×放電至截止電壓的時間/充電電流×充電時間)×100%

輸入的能量部分用來將活性物質轉換為充電態,部分消耗在副反應上來產生氧氣,充電效率受到充電速率和環境溫度的影響,充電時充電電流必須在一定範圍內,電流太小或太大充電效率都很低,由於電池還存在自放電,致使電池無法充滿電。


9.IEC標準?電池常用標準有哪些是什麼?

IEC即國際電工委員會(InternationalElectricalCommission),是由各國電工委員會組成的世界性標準化組織,其目的是為了促進世界電工電子領域的標準化.其中關於鎳鎘電池的標準為IEC285,關於鎳氫電池的標準是IEC61436,鋰離子電池目前IEC無標準,一般電池行業依據的是SANYO或Panasonic的標準。

電池常用IEC標準有:鎳鎘電池的標準為IEC602851999;鎳氫電池的標準為IEC614361998.1;鋰電池的標準為IEC619602000.11.

電池常用國家標準有:鎳鎘電池的標準為GB/T11013-1996GB/T18289-2000;鎳氫電池的標準為GB/T15100-1994GB/T18288-2000;

鋰電池的標準為GB/T10077-1998YD/T998-1999,GB/T18287-2000。

另外電池常用標準也有日本工業標準JISC關於電池的標準及SANYOPANASONIC公司製定的關於電池企業標準。


10.IEC標準循環壽命測試是什麼?

IEC規定鎳鎘和鎳氫電池標準循環壽命測試為:

電池以0.2C放至1.0V/支後

1.以0.1C充電16小時,再以0.2C放電2小時30分(一個循環)。

2.0.25C充電3小時10分,以0.25C放電2小時20分(2-48個循環)。

3.0.25C充電3小時10分,以0.25C放至1.0V(第49循環)

4.0.1C充電16小時,擱置1小時,0.2C放電至1.0V(第50個循環),對鎳氫電池重複1-4共400個循環後,其0.2C放電時間應大於3小時;對鎳隔電池重複1-4共500個循環,其0.2C放電時間應大於3小時。


IEC規定鋰電池標準循環壽命測試為:

電池以0.2C放至3.0V/支後,1C恆流恆壓充電到4.2V,截止電流20MA,擱置1小時後,再以0.2C放電至3.0V(一個循環)反复循環500次後容量應在初容量的60%以上。


11.鋰電池的定義

定義:鋰離子電池是指利用鋰的化合物作為正極,石墨作為負極,正負極之間使用電解質隔開,通過電能與化學能之間的轉換實現儲存電能和釋放電能作用的裝置。


12.鋰電池的分類

(1)按電池正極的化學成分分類

錳酸鋰圓柱電池(LiMn2O4)

鈷酸鋰圓柱電池(LiCoO2)

磷酸鐵鋰圓柱電池(LiFePO4)

三元電池(Li-Co-Mn-Ni-O)


(2)按電池的放電倍率分類

倍率型電池(動力電池powercell)

容量型電池(能量電池energycell)


13.鋰電池的應用

(1)攜式通訊器材:手機、掌上電腦、手提電腦、個人數字助理(PDA)、小型攝像機、數字照相機、雙向無線電通訊、遊戲機、便攜式DVD/VCD和MP3播放機等。

(2)電單車、電摩托車

(3)零排放汽車:電動車(ZEV:ZeroEmissionsVehicles)

(4)低排放汽車:油-電混型車(HEV:HybridEmissionsVehicles)

(5)移動通訊電源:衛星、移動站

(6)備用電源:公用事業的電話設備需要為其係統配備備用電源。小型的、分散的備用電源系統更受歡迎,特別是當光纖代替普通的電線系統以後。

(7)軍用設備


14.鋰離子電池特徵

A.高能量密度

鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半,體積是鎳鎘的40-50%,鎳氫的20-30%

B.高電壓

一個鋰離子電池單體的工作電壓為3.7V(平均值),相當於三個串聯的鎳鎘或鎳氫電池。

C.無污染

鋰離子電池不含有諸如鎘,鉛,汞之類的有害金屬物質。

D.不含金屬鋰

鋰離子電池不含金屬鋰,因而不受飛機運輸限制,禁止在客戶攜帶鋰電池等規定的限制。

E.循環壽命高

在正常條件下,鋰離子電池的充放電週期可超過500次。

F.無記憶效應

記憶效應是指鎳鎘電池在充放電循環過程中,電池的容量減少的現象。鋰離子電池不存在這種效應。

G.快速充電

使用額定電壓為4.2V的恆流恆壓充電器可以使鋰離子電池在一至兩個小時內得到滿充。


資料來源:網路

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