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blog名称:锂电兄弟连
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建立时间:2010-2-3 |
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[电池]锂电池解读
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| gplbattery发表于：2010-2-3 19:59:45 |
1.锂离子电池具有以下优点：
（1）电压高，单体电池的工作电压高达 3.２-3.9V，是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍
（2） 比能量大，目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L,（本公司现可达140Wh/kg） 。
（3） 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至2000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限 将倍增电器的竞争力.
（4） 安全性能好,无公害,无记忆效应,Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素。记忆效应是针对镍镉电池／镍氢电池／铅酸电池而言的，由于传统工艺中负极为烧结式，晶粒较粗，如果电池在它们被完全放电之前就重新充电，晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电电压及容量。电池会储存这一放电电压及容量并在下次循环中将其作为放电电压及容量的终点。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。所以这类电池必须将电放完之后再充电，否则使用寿命会明显缩短． 36V10AH放电至32V5AH时充电，第二次放电就会放到32V5AH终止。部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。
（5） 自放电小，室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。
（6)可快速充放电，1C充电容量可以达到标称容量的80%以上。
（7)工作温度范围高，工作温度为-25~45°C，随着电解质和正极的改进，期望能扩宽到-40~70°C。
3.锂离子电池的安全问题：
（1）、内部短路是如何形成的：锂离子电池的最大的隐患是应用钴酸锂的锂离子电池在过充的情况下（甚至正常充放电时），锂离子在负极堆积形成枝晶，刺穿隔膜，形成内部短路。
（2）、 产生大电流：外部短路，内部短路将产生几百安培的过大电流
i. 外部短路时，由于外部负载过低，电池瞬间大电流放电。在内阻上消耗大量能 量，产生巨大热量。
ii. 内部短路，主要原因是隔膜被穿透，内部形成大电流，温度上升导致隔膜熔化，短路面积扩大，进而形成恶性循环 ．
（3），如何解决大容量锂电池的安全性问题
锂离子电池的安全性问题，并不是外围问题，而是一个基于材料技术的本质问题。 在材料技术上取得突破：
A、 选择安全的正极材料，目前的正极有钴酸锂和磷酸铁锂两种量产的材料产品。钴酸锂在小电芯方面是很成熟的体系，由于钴酸锂在分子结构方面（ LiCo ）的特点：充满电后，仍旧有大量的锂离子留在正极，当过充时，残留在正极的锂离子将会涌向负极，在负极上形成枝晶是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果，甚至在正常充放电过程中，也有可能会有多余的锂离子游离到负极形成枝晶。所以手机电池频频发生爆炸事件。
B,一方面是由于保护电路失效，但更重要的是在材料方面并没有根本的解决问题。同时钴酸锂的氧化性强，在 175 度时就会分解，壳体泄漏，与空气接触，发生燃烧、爆炸。
C、 气体是哪里来的：锂离子电池为达到单只电芯 3 － 4.2V 的高工作电压（镍氢和镍镉电池工作电压为 1.2V ，铅酸电池工作电压为 2V ），必须采取分解电压大于 2V 的有机电解液，而采用有机电解液在大电流，高温的条件下会被电解，电解产生气体，导致内部压力升高，严重会冲破壳体
D、 燃烧是如何发生的：热量来源于大电流，同时在高电压（超过 5V ）情况下，正极锂的氧化物也会发生氧化反应，析出金属锂，在气体导致壳体破裂的情况下，与空气直接接触，导致燃烧，同时引燃电解液，发生强烈火焰，气体急速膨胀，发生爆炸。
E、 聚合物电池是否会有安全性问题：聚合物电池与锂离子电池的区别在于电解液为胶状、半固态，锂离子电池电解液为液态。所以，聚合物电池可以使用软包装，在内部产生气体时，可以更早的突破壳体，避免气体聚集过多，产生激烈涨裂。但聚合物电池并没有从根本上解决安全性问题，同样使用钴酸锂和有机电解液，而且电解液为胶状，不易泄漏，将会发生更猛烈的燃烧，燃烧是聚合物电池安全性最大的问题。
F、 选择磷酸铁锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。同时磷酸铁锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过275度，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。
G、 选择热关闭性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子的通过。当温度升高时，在隔膜熔化前进行关闭，从而使内阻上升至 2000 欧姆，让内部反应停止下来。
H、 防爆阀：当内部压力或温度达到预置的标准时，防爆阀将打开，开始进行卸压，以防止内部气体积累过多，发生形变，最终导致壳体爆裂。
I,鋰鐵磷氧化物中磷對氧原子的安定能力強，因此安全性極高，圖 一為不同正極材料的熱分解溫度及分解時的放熱量。由圖中可了解，鋰鐵磷氧化物的熱分解所需溫度高，但放熱量極低。
3.深圳煜城鑫电源科技有限公司的磷酸铁锂电池特点：
（1）.电动大巴锂电池可大电流充电，3C充，30分钟可充到总容量的80%，一些型号可做到6C充。而其它公司只能做到0.5C充。
（2）.可大电流放电，5C放电电流/放出额定容量的百分比可达95%，一些型号可做到20C放电电流/放出额定容量的百分比可达95%。而其它公司只能做到3C放。
（3） .内阻小,〈4mΩ,而其它公司只能做到几十mΩ。
（4） . 循环寿命长，可达2000次，而其它公司只能做到1000次。
（5）.一致性好.
（6）.低温性能好,可在零下 40度低温下充放电.
（7）.安全性好,电池经过充电;过放电;短路;挤压;针刺;加热;连续充电;振动;加速度;掉落;撞击;10m掉落12种安全测试合格,是国内唯一通过12项安全测试的锂电池.
想了解更多资料请登录www.gplbattery.com, 也可与本人联系：13510944598，谢生[img][/img] |
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Re:锂电池解读
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| gplbattery回复于：
2010-2-3 20:24:55 |
| 学习学习。 |
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