鉅大LARGE | 點擊量:1250次 | 2019年04月18日
讀懂鋰離子電池,再也不用害怕電池爆炸!
現(xiàn)在鋰離子電池非常受歡迎。你可以在筆記本電腦、pda、手機和ipod上找到它們。它們之所以如此普遍,是因為它們是最具能量的可充電電池之一。
鋰離子電池之所以受歡迎,是因為相對于其他競爭技術,它們有許多重要的優(yōu)勢:
1.它們通常比其他同尺寸的可充電電池要輕得多。鋰離子電池的電極由輕質(zhì)鋰和碳構(gòu)成。
2.鋰也是一種高活性元素,這意味著很多能量可以儲存在它的原子鍵中。這意味著鋰離子電池的能量密度非常高。
3.一個典型的鋰離子電池可以在1公斤的電池中儲存150瓦時的電能。鎳氫電池組(鎳氫鎳氫)每公斤可以儲存100瓦時,鉛酸電池每公斤只能儲存25瓦時。使用鉛酸技術,它需要6公斤來儲存相當于1公斤鋰離子電池所能處理的能量。鋰離子電池組每個月只會損失5%的電量,而鎳氫電池每月則會損失20%。
4.它們沒有記憶效應,這意味著你不必像其他一些電池化學物質(zhì)一樣,在充電前完全放電。鋰離子電池可以處理數(shù)百次充電/放電循環(huán)。
這并不是說鋰離子電池是完美無缺的。它們也有一些缺點:
1.無論你是否使用它們,從生產(chǎn)之日起,它們只能使用兩到三年。
2.它們對高溫極為敏感,熱量會導致鋰離子電池組比正常情況下降解得更快。如果你完全放電鋰離子電池,它就會損壞。
3.鋰離子電池組必須有機載計算機來管理電池。這使得它們的成本昂貴。
4.如果鋰離子電池組發(fā)生故障,它就會著火。
這些特征中的許多可以通過觀察鋰離子電池內(nèi)部的化學成分來理解。我們接下來會看這個:
內(nèi)置鋰離子電池組和電池
鋰離子電池組有各種形狀和大小,但它們的內(nèi)部看起來都差不多。如果你拆開一個筆記本電腦的電池組(不建議這樣做,因為可能會導致電池短路并引發(fā)火災),你會發(fā)現(xiàn)以下情況:
鋰離子電池可以是圓柱形電池,看起來幾乎和AA電池一模一樣,也可以是棱柱形電池,這意味著它們是方形或矩形的計算機,包括:
1.一個或多個溫度傳感器,以監(jiān)測電池溫度
2.一種電壓轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié)器電路,用于維持電壓和電流的安全水平
3.一個屏蔽筆記本連接器,讓電源和信息進出電池組
4.一種電壓龍頭,用于監(jiān)測電池組中單個電池的能量容量
5.一個電池充電狀態(tài)監(jiān)視器,這是一個小電腦,處理整個充電過程,以確保電池充電盡可能快和充分。
如果電池組在充電或使用過程中溫度過高,電腦就會切斷電源,試圖冷卻。
如果你把筆記本電腦放在非常熱的車里,并試圖使用筆記本電腦,這臺電腦可能會阻止你充電,直到事情冷卻下來。
如果電池完全放電,電池組就會因為電池損壞而關閉。它還可以記錄充電/放電循環(huán)的次數(shù),并發(fā)送信息,這樣筆記本電腦的電池表就可以告訴你電池還剩多少電量。這是一臺相當精密的小電腦,它從電池中獲取能量。這種動力不足是鋰離子電池在閑置狀態(tài)下每月?lián)p耗5%電量的原因之一。
鋰電池和大多數(shù)電池一樣,有一個金屬外殼。金屬的使用在這里尤其重要,因為電池是加壓的。這個金屬外殼有一個壓力敏感的通氣孔。如果電池太熱,可能會因過壓而爆炸,這個排氣口就會釋放額外的壓力。之后電池可能就沒用了,所以要避免這種情況發(fā)生。正溫度系數(shù)(PTC)開關就是如此,這是一種防止電池過熱的裝置。
這個金屬盒子里有一個長長的螺旋,由三層薄板壓在一起組成:
一個正電極
一個負電極
一個分隔符
在盒子內(nèi)部,這些薄片被淹沒在作為電解質(zhì)的有機溶劑中。
醚是一種常見的溶劑。分離器是一種非常薄的微穿孔塑料薄片。顧名思義,它將正極和負極分開,同時允許離子通過。
正極由氧化鈷鋰(LiCoO2)制成。負極是由碳制成的。
當電池充電時,鋰離子通過電解質(zhì)從正極移動到負極并附著在碳上。在放電過程中,鋰離子從碳原子回到LiCoO2。
這些鋰離子的運動發(fā)生在一個相當高的電壓下,所以每個電池產(chǎn)生3.7伏特。這比你在超市買的普通AA堿性電池的典型電壓1.5伏要高得多,這有助于使鋰離子電池在手機等小型設備中更緊湊。有關不同電池化學性質(zhì)的詳細信息,請參見電池的工作原理。
現(xiàn)在,我們知道如何延長鋰離子電池工作原理,讓我們來看看為什么他們可以爆炸
鋰離子電池組很貴,所以如果你想讓你的電池續(xù)航時間更長,做到以下幾點:
1.鋰離子化學傾向于局部放電而不是深度放電,所以最好不要把電池一直降到零。
2.由于鋰離子化學沒有“記憶體”,你不會傷害電池組的部分放電。
3.如果鋰離子電池的電壓下降到一定水平以下,它就會被破壞。
4.即使放在閑置的架子上,它們也只能使用兩到三年。因此,不要“避免使用”電池,認為電池組將持續(xù)五年。
5.如果你要買一個新的電池組,你要確保它確實是新的。如果它已經(jīng)在商店的貨架上放了一年,它不會持續(xù)很長時間。生產(chǎn)日期很重要。
6.避免加熱,否則會使電池退化。
現(xiàn)在我們知道了如何讓鋰離子電池工作更長時間,讓我們來看看為什么它們會爆炸。
如果電池溫度高到足以點燃電解質(zhì),就會起火。
有時候新聞會播出電池爆炸引起的火災,當這樣的火災發(fā)生時,通常是由于電池內(nèi)部短路引起的。
回想一下上一節(jié),鋰離子電池包含一個分隔片,將正極和負極分開。如果被刺穿的薄片和電極接觸,電池就會迅速升溫。然后爆照。
在分離器故障時,鋰離子電池內(nèi)部也會發(fā)生同樣的短路。由于鋰離子電池能量如此之高,它們會變得非常熱。熱量使電池釋放作為電解質(zhì)的有機溶劑,熱量(或附近的火花)可以點燃它。一旦其中一個電池發(fā)生這種情況,熱量就會傳導到其他電池,整個電致就會燃燒起來。
好了,看到這里相信大家已經(jīng)對鋰離子電池有了進一步的了解。希望對大家有幫助。