鉅大LARGE | 點擊量：257次 | 2024年01月25日
鋰離子電池知識講解
該電路主要由鋰電池保護專用集成電路DW01，充、放電控制MOSFET１（內含兩只Ｎ溝道MOSFET）等部分組成，單體鋰電池接在Ｂ+和Ｂ-之間，電池組從Ｐ+和Ｐ-輸出電壓。充電時，充電器輸出電壓接在Ｐ+和P-之間，電流從Ｐ＋到單體電池的Ｂ+和Ｂ-，再經(jīng)過充電控制MOSFET到Ｐ-。在充電過程中，當單體電池的電壓超過4.35V時，專用集成電路DW01的ＯＣ腳輸出信號使充電控制MOSFET關斷，鋰電池立即停止充電，從而防止鋰電池因過充電而損壞。放電過程中，當單體電池的電壓降到2.30V時，DW01的ＯＤ腳輸出信號使放電控制MOSFET關斷，鋰電池立即停止放電，從而防止鋰電池因過放電而損壞，DW01的CS腳為電流檢測腳，輸出短路時，充放電控制MOSFET的導通壓降劇增，CS腳電壓迅速升高，DW01輸出信號使充放電控制MOSFET迅速關斷，從而實現(xiàn)過電流或短路保護。
二次鋰電池的優(yōu)勢是什么？
1.高的能量密度
2.高的工作電壓
3.無記憶效應
4.循環(huán)壽命長
5.無污染
6.重量輕
自放電小鋰聚合物電池具有哪些優(yōu)點？
1.無電池漏液問題，其電池內部不含液態(tài)電解液，使用膠態(tài)的固體。
2.可制成薄型電池：以3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm。
3.電池可設計成多種形狀
4.電池可彎曲變形：高分子電池最大可彎曲900左右
5.可制成單顆高電壓：液態(tài)電解質的電池僅能以數(shù)顆電池串聯(lián)得到高電壓，高分子電池由于本身無液體，可在單顆內做成多層組合來達到高電壓。
6.容量將比同樣大小的鋰離子電池高出一倍
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
IEC規(guī)定鋰電池標準循環(huán)壽命測試為：
電池以0.2C放至3.0V/支后
1.1C恒流恒壓充電到4.2V截止電流20mA擱置1小時再以0.2C放電至3.0V（一個循環(huán)）反復循環(huán)500次后容量應在初容量的60%以上國家標準規(guī)定鋰電池的標準荷電保持測試為（IEC無相關標準）。電池在25攝氏度條件下以0.2C放至3.0/支后，以1C恒流恒壓充電到4.2V，截止電流10mA，在溫度為20+_5下儲存28天后，再以0.2C放電至2.75V計算放電容量
什么是二次電池的自放電不同類型電池的自放電率是多少？
自放電又稱荷電保持能力，它是指在開路狀態(tài)下，電池儲存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力。一般而言，自放電主要受制造工藝，材料，儲存條件的影響自放電是衡量電池性能的主要參數(shù)之一。一般而言，電池儲存溫度越低，自放電率也越低，但也應注意溫度過低或過高均有可能造成電池損壞無法使用，BYD常規(guī)電池要求儲存溫度范圍為-20~45。電池充滿電開路擱置一段時間后，一定程度的自放電屬于正?，F(xiàn)象。IEC標準規(guī)定鎳鎘及鎳氫電池充滿電后，在溫度為20度濕度為65%條件下，開路擱置28天，0.2C放電時間分別大于3小時和3小時15分即為達標。與其它充電電池系統(tǒng)相比，含液體電解液太陽能電池的自放電率明顯要低，在25下大約為10%/月。
什么是電池的內阻怎樣測量？
電池的內阻是指電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力，一般分為交流內阻和直流內阻，由于充電電池內阻很小，測直流內阻時由于電極容量極化，產(chǎn)生極化內阻，故無法測出其真實值，而測其交流內阻可免除極化內阻的影響，得出真實的內值。交流內阻測試方法為：利用電池等效于一個有源電阻的特點，給電池一個1000HZ，50mA的恒定電流，對其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測量其阻值。
什么是電池的內壓電池正常內壓一般為多少？
電池的內壓是由于充放電過程中產(chǎn)生的氣體所形成的壓力。主要受電池材料制造工藝，結構等使用過程因素影響。一般電池內壓均維持在正常水平，在過充或過放情況下，電池內壓有可能會升高：如果復合反應的速度低于分解反應的速度，產(chǎn)生的氣體來不及被消耗掉，就會造成電池內壓升高。
什么是內壓測試？
鋰電池內壓測試為：（UL標準）模擬電池在海拔高度為15240m的高空（低氣壓11.6kPa）下，檢驗電池是否漏液或發(fā)鼓。
具體步驟：將電池1C充電恒流恒壓充電到4.2V，截止電流10mA，然后將其放在氣壓為11.6Kpa，溫度為（20+_3）的低壓箱中儲存6小時，電池不會爆炸，起火，裂口，漏液。
環(huán)境溫度對電池性能有何影響？
在所有的環(huán)境因素中，溫度對電池的充放電性能影響最大，在電極/電解液界面上的電化學反應與環(huán)境溫度有關，電極/電解液界面被視為電池的心臟。如果溫度下降，電極的反應率也下降，假設電池電壓保持恒定，放電電流降低，電池的功率輸出也會下降。如果溫度上升則相反，即電池輸出功率會上升，溫度也影響電解液的傳送速度溫度上升則加快，傳送溫度下降，傳送減慢，電池充放電性能也會受到影響。但溫度太高，超過45，會破壞電池內的化學平衡，導致副反應
過充電的控制方法有哪些？
為了防止電池過充，需要對充電終點進行控制，當電池充滿時，會有一些特別的信息可利用來判斷充電是否達到終點。一般有以下六種方法來防止電池被過充：1.峰值電壓控制：通過檢測電池的峰值電壓來判斷充電的終點;2.dT/dt控制：通過檢測電池峰值溫度變化率來判斷充電的終點;3.T控制：電池充滿電時溫度與環(huán)境溫度之差會達到最大;4.-V控制：當電池充滿電達到一峰值電壓后，電壓會下降一定的值5.計時控制：通過設置一定的充電時間來控制充電終點，一般設定要充進130%標稱容量所需的時間來控制;6.TCO控制：考慮電池的安全和特性應當避免高溫（高溫電池除外）充電，因此當電池溫度升高60時應當停止充電。
什么是過充電對電池性能有何影響？
過充電是指電池經(jīng)一定充電過程充滿電后，再繼續(xù)充電的行為。由于在設計時，負極容量比正極容量要高，因此，正極產(chǎn)生的氣體透過隔膜紙與負極產(chǎn)生的鎘復合。故一般情況下，電池的內壓不會有明顯升高，但如果充電電流過大，或充電時間過長，產(chǎn)生的氧氣來不及被消耗，就可能造成內壓升高，電池變形，漏液，等不良現(xiàn)象。同時，其電性能也會顯著降低。
什么是過放電對電池性能有何影響？
電池放完內部儲存的電量，電壓達到一定值后，繼續(xù)放電就會造成過放電，通常根據(jù)放電電流來確定放電截止電壓。0.2C-2C放電一般設定1.0V/支，3C以上如5C或10C放電設定為0.8V/支，電池過放可能會給電池帶來災難性的后果，特別是大電流過放，或反復過放對電池影響更大。一般而言，過放電會使電池內壓升高，正負極活性物質可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復，容量也會有明顯衰減。
不同容量的電池組合在一起使用會出現(xiàn)什么問題？
如果將不同容量或新舊電池混在一起使用，有可能出現(xiàn)漏液，零電壓等現(xiàn)象。這是由于充電過程中，容量差異導致充電時有些電池被過充，有些電池未充滿電，放電時有容量高的電池未放完電，而容量低的則被過放。如此惡性循環(huán)，電池受到損害而漏液或低（零）電壓。
什么是電池的爆炸怎樣預防電池爆炸？
電池內的任何部分的固態(tài)物質瞬間排出，被推至離電池25cm以上的距離，稱為爆炸。判別電池爆炸與否，采用下述條件實驗。將一網(wǎng)罩住實驗電池，電池居于正中，距網(wǎng)罩任何一邊為25cm。網(wǎng)的密度為6-7根/cm，網(wǎng)線采用直徑為0.25mm的軟鋁線，如果實驗無固體部分通過網(wǎng)罩，證明該電池未發(fā)生爆炸。
鋰電池串聯(lián)問題
由于電池在生產(chǎn)過程中，從涂膜開始到成為成品要經(jīng)過很多道工序。即使經(jīng)過嚴格的檢測程序，使每組電源的電壓、電阻、容量一致，但使用一段時間，也會產(chǎn)生這樣或那樣的差異。如同一位母親生的雙胞胎，剛生下時可能長得一模一樣，做為母親都很難分辨。然而，在兩個孩子不斷成長時，就會產(chǎn)生這樣或那樣的差異鋰動力電池也是這樣。使用一段時間產(chǎn)生差異后，采用整體電壓控制的方式是難以適用于鋰動力電池的，如一個36V的電池堆，必須用10只電池串聯(lián)。整體的充電控制電壓是42V，而放電控制電壓是26V。用整體電壓控制方式，初始使用階段由于電池一致性特別好，也許不會出現(xiàn)什么問題。在使用一段時間以后電池內阻和電壓產(chǎn)生波動，形成不一致的狀態(tài)，（不一致是絕對的，一致性是相對的）這種時候仍然使用整體電壓控制是不能達到其目的的。例如10只電池放電時其中兩只電池的電壓在2.8V，四只電池的電壓是3.2V，四只是3.4V，現(xiàn)在的整體電壓是32V，我們讓它繼續(xù)放電一直工作到26V。這樣，那兩只2.8V的電池就低于2.6V處于了過放狀態(tài)。鋰電池幾次過放就等于報廢。反之，用整體電壓控制充電的方式進行充電，也會出現(xiàn)過充的狀況。比如用上述10只電池當時的電壓狀態(tài)進行充電。整體電壓達到42V時，那兩只2.8V的電池處于\“饑餓\”的狀態(tài)，而迅速吸收電量，就會超過4.2V，而過充的超過4.2V的電池，不僅由于電壓過高產(chǎn)生報廢，甚至還會發(fā)生危險，這就是鋰動力電池的特性。
鋰離子電池的額定電壓為3.6V（有的產(chǎn)品為3.7V）。充滿電時的終止充電電壓與電池陽極材料有關：陽極材料為石墨的4.2V；陽極材料為焦炭的4.1V。不同陽極材料的內阻也不同，焦炭陽極的內阻略大，其放電曲線也略有差別，如圖1所示。一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。現(xiàn)在使用的大部分是4.2V的，鋰離子電池的終止放電電壓為2.5V～2.75V（電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同）。低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過放，過放對電池會有損害。
便攜式電子產(chǎn)品以電池作為電源。隨著便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，各種電池的用量大增，并且開發(fā)出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能堿性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外，還有近年來開發(fā)的鋰電池。本文主要介紹有關鋰電池的基本知識。這包括它的特性、主要參數(shù)、型號的意義、應用范圍及使用注意事項等。
鋰是一種金屬元素，其化學符號為Li（其英文名為lithium），是一種銀白色、十分柔軟、化學性能活潑的金屬，在金屬中是最輕的。它除了應用于原子能工業(yè)外，可制造特種合金、特種玻璃（電視機上用的熒光屏玻璃）及鋰電池。在鋰電池中它用作電池的陽極。
鋰電池也分成兩大類：不可充電的及可充電的兩類。不可充電的電池稱為一次性電池，它只能將化學能一次性地轉化為電能，不能將電能還原回化學能（或者還原性能極差）。而可充電的電池稱為二次性電池（也稱為蓄電池）。它能將電能轉變成化學能儲存起來，在使用時，再將化學能轉換成電能，它是可逆的，如電能化學能鋰電池的主要特點。
靈巧型便攜式電子產(chǎn)品要求尺寸孝重量輕，但電池的尺寸及重量與其它電子元器件相比往往是最大的及最重的。例如，想當年的“大哥大”是相當“粗大、笨重”，而今天的手機是如此的輕巧。其中電池的改進是起了重要作用的：過去是鎳鎘電池，現(xiàn)在是鋰離子電池。
鋰電池的最大特點是比能量高。什么是比能量呢？比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時；kg是千克（重量單位），L是升（體積單位）。這里舉一個例來說明：5號鎳鎘電池的額定電壓為12V，其容量為800mAh，則其能量為096Wh（12V×08Ah）。同樣尺寸的5號鋰－二氧化錳電池的額定電壓為3V，其容量為1200mAh，則其能量為36Wh。這兩種電池的體積是相同的，則鋰－二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的375倍！
一節(jié)5號鎳鎘電池約重23g，而一節(jié)5號鋰－二氧化錳電池約重18g。一節(jié)鋰－二氧化錳電池為3V，而兩節(jié)鎳鎘電池才24V。所以采用鋰電池時電池數(shù)量少（使便攜式電子產(chǎn)品體積減孝重量減輕），并且電池的工作壽命長。
另外，鋰電池具有放電電壓穩(wěn)定、工作溫度范圍寬、自放電率低、儲存壽命長、無記憶效應及無公害等優(yōu)點。鋰電池的缺點是價格昂貴，所以目前尚不能普遍應用，主要應用于掌上計算機、PDA、通信設備、照相機、衛(wèi)星、、、儀器等。隨著技術的發(fā)展、工藝的改進及生產(chǎn)量的增加，鋰電池的價格將會不斷地下降，應用上也會更普遍。
不可充電的鋰電池
不可充電的鋰電池有多種，目前常用的有鋰－二氧化錳電池、鋰—亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池。本文僅介紹前兩種最常用的。1、鋰－二氧化錳電池（LiMnO2）鋰－二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極，并采用有機電解液的一次性電池。該電池的主要特點是電池電壓高，額定電壓為3V（是一般堿性電池的2倍）；終止放電電壓為2V；比能量大（見上面舉的例子）；放電電壓穩(wěn)定可靠；有較好的儲存性能（儲存時間3年以上）、自放電率低（年自放電率≤2％）；工作溫度范圍－20℃～＋60℃。該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求，它有長方形、圓柱形及紐扣形（扣式）。圓柱形的也有不同的直徑及高度尺寸。這里列舉大家較熟悉的1＃（尺寸代碼D）、2＃（尺寸代碼C）及5＃（尺寸代碼AA）電池的主要參數(shù)。
CR表示為圓柱形鋰－二氧化錳電池；五位數(shù)字中，前兩位表示電池的直徑，后三位表示帶一位小數(shù)的高度。例如，CR14505，其直徑為14mm，高度為505mm（這種型號是通用的）。
這里要指出的是不同工廠生產(chǎn)的同型號的電池其參數(shù)可能有些差別。另外，標準放電電流值是較小的，實際放電電流可以大于標準放電電流，并且連續(xù)放電及脈沖放電的允許放電電流也不同，由電池廠提供有關數(shù)據(jù)。例如，力興電源公司生產(chǎn)的CR14505給出最大連續(xù)放電電流為1000mA，最大脈沖放電電流可達2500mA。
照相機中用的鋰電池多半是鋰－二氧化錳電池。這里將照相機中常用的鋰－二氧化錳電池列入表2，供參考。
紐扣式（扣式）電池尺寸較小，其直徑為125～245mm，高度為16～50mm。幾種較常用的扣式電池如表3所示。
CR為圓柱形鋰－二氧化錳電池，后四位數(shù)字中前兩位為電池的直徑尺寸，后兩位為帶小數(shù)點的高度尺寸。例如，CR1220的直徑為125mm（不包括小數(shù)點后的數(shù)），其高度為20mm。這種型號表示方法是國際通用的。
這種扣式電池常用于時鐘、計算器、電子記事本、照相機、助聽器、電子游戲機、IC卡、備用電源等。
2、鋰－亞硫酰氯電池（LiSOCl2）
鋰－亞硫酰氯電池是比能量最高的一種，目前可達到500Wh/kg或1000Wh/L的水平。它的額定電壓是36V，以中等電流放電時具有極其平坦的34V放電特性（可在90％容量范圍內平坦地放電，保持不大的變化）。電池可以在－40℃～＋85℃范圍內工作，但在－40℃時的容量約為常溫容量的50％。自放電率低（年自放電率≤1％）、儲存壽命長達10年以上。
以1＃（尺寸代碼D）鎳鎘電池與1＃鋰－亞硫酰氯電池的比能量作一個比較：1＃鎳鎘電池的額定電壓為12V，容量為5000mAh；1＃鋰－亞硫酰氯的額定電壓為36V，容量為10000mAh，則后者的比能量比前者大6倍！
應用注意事項
上述兩種鋰電池是一次性電池，不可充電（充電時有危險?。?；電池正負極之間不可短路；不可以過大電流放電（超過最大放電電流放電）；電池使用至終止放電電壓時，應從電子產(chǎn)品中及時取出；用完的電池不可擠壓、焚燒及拆卸；不可超過規(guī)定溫度范圍使用。由于鋰電池的電壓高于普通電池或鎳鎘電池，使用時不要搞錯以免損壞電路。通過熟悉型號中的CR、ER就可以知道它的種類及額定電壓。在購買新電池時，一定要按原來的型號來買，否則會影響電子產(chǎn)品性能。
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