鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1643次 | 2019年08月10日
Tadiran 電池 的性能詳細(xì)介紹
Tadiran電池的性能詳細(xì)介紹
1、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)電池
電池一旦使用，其電壓和開路電壓相比會有所降低，然后達(dá)到工作平穩(wěn)電壓水平。這是放電電流的一個性能表現(xiàn)。當(dāng)電流較低時，電池電壓會瞬間穩(wěn)定下來。然而，當(dāng)電流值較高時，要達(dá)到穩(wěn)定的電壓可能需要一個過渡期，在此過渡期中，初始電壓將下降至臺階電壓以下，然后再恢復(fù)。
圖3.1.1-1中的三條曲線顯示的是初始放電電壓的情況。
•曲線A：初始電壓立即穩(wěn)定在臺階電壓水平。對于在內(nèi)存后備的標(biāo)準(zhǔn)電池（這時放電電流低），這種情況是普遍的。
•曲線B：在過渡期間，初始電壓降到臺階電壓以下，但最小電壓高于截止電壓，截止電壓一般在2.5伏與3.0伏之間。這種情況與一些設(shè)備需要中等強(qiáng)度的放電電流有關(guān)，這樣可以保證在一個可接受的水平上，得到持續(xù)的電壓。
•曲線C：在過渡期間，初始電壓降到臺階電壓以下。這與高電流的設(shè)備有關(guān)。
在曲線C中，恢復(fù)到截止電壓所需的時間是指滯后時間，所達(dá)到的最低電壓值是指瞬時最小電壓（TMV）。在這個具體例子中，TMV稍低于2.5伏，延遲時間的長短與使用2.6伏的截止電壓有關(guān)。
電壓滯后現(xiàn)像是由于在鋰表面形成一層LiCl鈍化膜造成的，而這也是這些電池能夠很好長期保持電量的原因。隨著儲存時間的延長和溫度的升高，鈍化膜的厚度也增加。此膜可阻止亞硫酰氯與鋰金屬發(fā)生反應(yīng)，也限制鋰離子從金屬表面流到電解質(zhì)。這使電池內(nèi)阻初始值很高，同時也會減低工作電壓。
伏特
然而,一旦電池開始放電,鈍化膜的厚度就逐漸減少,電阻回到一個穩(wěn)定的值,電池也達(dá)到了它的臺階電壓.
對于比較低的和中等強(qiáng)度的放電電流，LiCl膜的離子導(dǎo)電性足夠保持一個相對自由的鋰離子流。如果電流再高，此膜就開始限制離子流。
當(dāng)鈍化膜的厚度減少后，只要電路在連續(xù)的長時間內(nèi)處于斷開狀態(tài)，它的厚度會再增加。這樣，如果停止連續(xù)放電，即使是在1或2個月后重新放電，電池電壓幾乎會立即恢復(fù)到臺階電壓的水平。然而，如果停滯時間越長，鈍化層將會不斷增厚，并且隨之產(chǎn)生的瞬時最低電壓（TMV）將會趨向于恢復(fù)到最初值。
2、XTRATM電池
總體而言，3.1.1條中所描述的情況采用了所有不同的電池技術(shù)。然而，TadiranXTRATM技術(shù)可使電池極大提高其瞬時最小電壓（TMV）。
圖3.1.2-1標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和XTRATM技術(shù)的瞬時狀況（TMV）的對比。
▄標(biāo)準(zhǔn)電池▲XTRATM電池儲存期（月）
圖3.1.2-2XTRATM電池表面膜和標(biāo)準(zhǔn)電池表面膜的電阻率與在室溫下的儲存期
XTRATM電池在瞬時最小電壓和電壓滯后時間兩方面都有極大的改善，這是利用XTRATM電池的鋰表面上的離子導(dǎo)電膜具有不同的特性而得以實(shí)現(xiàn)的。通過電子掃描顯微鏡（SEM）可以觀察到，XTRATM電池的表面膜比標(biāo)準(zhǔn)電池上表面膜有更密集和更緊湊的結(jié)構(gòu)。XTRATM電池之所以具有這一獨(dú)特性能，是因?yàn)樗碾娮柘鄬ν诘臉?biāo)準(zhǔn)電池低了一個數(shù)量級。
3、XTRATM高容量電池
高容量（HC）電池的容量比同樣尺寸的XTRATM電池高20-40%。Tadiran高容量電池的能量密度可達(dá)到1380WH/L(22.6WH/IN3)和700WH/KG(19.8WH/OZ)。（就Tadiran所知，這是商用電池所能達(dá)到的最高能量密度）。而且，Tadiran高容量電池保留了所有已改善的TadiranXTRATM電池電壓響應(yīng)性能。Tadiran高容量電池的高容量性與良好的電壓響應(yīng)的兩者結(jié)合在一起，使得其成為用于使用期限長、自動遙控讀數(shù)系統(tǒng)的理想電池。
•電壓穩(wěn)定性：總的來講，Tadiran鋰電池的工作電壓在其整個壽命期間都保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此對于額定工作范圍內(nèi)的電流而言，其電壓實(shí)際上是恒定的。
•電池使用壽命的結(jié)束：然而，電池經(jīng)長期使用，其使用壽命幾近結(jié)束時，電池尤其是XTRATM高容量電池的持續(xù)放電量、工作電壓都將逐漸減少。根據(jù)這種特性可提前3至6個月預(yù)知電池使用壽命的結(jié)束。通過考慮放電電流、應(yīng)用截止電壓、溫度范圍和所需警報時間,可以確定電池使用壽命結(jié)束時所顯示的電壓。
有關(guān)顯示電池使用壽命結(jié)束的設(shè)計(jì)要求,Tadiran的應(yīng)用工程師會根據(jù)種種具體情況加以考慮并進(jìn)行設(shè)計(jì)。
電池的放電•放電電流/時間和電池容量
如圖所示，電池可達(dá)到的容量主要取決于放電電流或放電時間。
圖3.2.1-1電池容量與放電時間
•在放電電流低的情況下，由于長時間放電，電池自放電會變大，因而可用容量相應(yīng)地減小。
•在放電電流高的情況下，動力效應(yīng)進(jìn)一步減低了放電效率，內(nèi)阻增大，因而可用的容量也相應(yīng)地減小。
•脈沖放電
脈沖放電模式是由一個持續(xù)的低耗用電流和多個帶有周期性的或隨機(jī)性的高電流脈沖的短暫脈沖串組成的。
時間
一般來講，接通時間與斷開時間的比值在1：10到1：10，000之間。就電源功率而言，這種脈沖放電模式相當(dāng)于靜態(tài)平均電流（Iav）的情況，靜態(tài)平均電流比峰值電流（Ipk）低得多。這樣，只要Ipk：Iav的比值高，在脈沖放電模式下可用容量通常傾向于從Iav取值而不是Ipk。
•脈沖電流與瞬時最小電壓
總的來講，當(dāng)脈沖電流帶有靜態(tài)電流時，瞬時電壓（TMV）比在沒有任何靜態(tài)電流的情況下要更高。那就是說，靜態(tài)電流能減弱鈍化效應(yīng)并提高脈沖瞬時最小電壓。
在一天需要幾次電流脈沖的情況下，由于鈍化層被抑止變厚，所產(chǎn)生的瞬時最小電壓將會變高。如，在室溫下，每天帶有6次高脈沖頻率的1/2AAXTRATM電池將可產(chǎn)生50mA脈沖，時間是0.2秒，但其電壓不低于3伏。
由于脈沖期長，較低的脈沖頻率需要達(dá)到在瞬時電壓時的同樣水平，因此脈沖期是一個重要因素。
儲存期與工作期Tadiran采用了三種方法來確定經(jīng)過長期儲存的電池的可用容量，或者經(jīng)過長期使用的電池的容量。
長期實(shí)踐測試：這種測試是測量各種經(jīng)長期儲存的電池的容量，以及對長時間放電的實(shí)踐測試。這種測試在Tadiran已系統(tǒng)地使用超過15年，它形成了一個Tadiran鋰電池性能的基本資料源。為了測定電池的長期工作結(jié)果，還需要一個更快捷的測試方法。
高溫度模擬試驗(yàn)：在電池業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，電池在72℃的溫度環(huán)境存放3個月相當(dāng)于在室溫下存放10年。然而對Tadiran鋰電池所進(jìn)行的測試結(jié)果證明，電池在溫度72℃下可存放1.5年而不是3個月，但這對于預(yù)測電池室溫下的存放壽命可能不實(shí)用。
微熱量計(jì)測量：這種方法是使用一種微熱量計(jì)測量電池在儲存或工作期間所產(chǎn)生的熱量。此熱量計(jì)可測量甚至低于1/μW的能量分布性能。
Tadiran采用了一種最新的Hart牌科學(xué)導(dǎo)熱熱量計(jì)（HCC），它可精確測量各種不同的環(huán)境溫度下很低的能量分布。無論是開路的還是已加負(fù)載的電池在空氣槽中都得到平衡，然后轉(zhuǎn)入此儀器的內(nèi)槽中進(jìn)行測量。
電池中產(chǎn)生的總熱量主要由于三個方面的作用：
•熵值變化–通常指不可恢復(fù)的熱量。
•電池過（電）壓-通常指不可恢復(fù)的熱量。
•化學(xué)反應(yīng)-例如影響電池容量的自身放電反應(yīng)，或不影響電池容量的副反應(yīng)。
通過運(yùn)用熱力等式和考慮電池的電壓條件，長期儲存或使用中的電池的容量（包括自身放電）可被計(jì)算出來。
經(jīng)長期測試而得到的相關(guān)結(jié)果是很好的，并且從長期實(shí)踐測試中所獲得的連續(xù)歷史記錄都很好，由于這兩種原因，使用這種微熱量計(jì)被認(rèn)為是用來確定電池長期工作性能的一種快捷可靠方法。
通過這些測量方法，我們證實(shí)：在電路斷開的情況下，標(biāo)準(zhǔn)電池的自身放電量每年只占總電量的1~2%，XRTATM電池是2%；對于使用這兩種技術(shù)制造的電池，每年的自身放電量只占總電量的2%。
電池方位
電池容量和電池方位的變化取決于其放電電流（不論電池是固定的還是可移動的）及其大小。
Tadiran鋰電池的一般容量狀態(tài)總結(jié)如下：
•在整個額定放電電流范圍內(nèi)，如果電池是直立著放電或側(cè)臥著放電，那么其容量不受影響。
•在低放電電流范圍內(nèi)，或在放電脈沖不常發(fā)生、發(fā)生時短暫或者發(fā)生時脈沖很高的情況下，不論電池方位如何，其容量不受影響。
•在高放電電流范圍內(nèi)，不論電池方位如何，較小電池（1/2AA，AA，1/10D，1/6D，BEL）的容量完全不受影響。
•在高放電電流范圍內(nèi)，如果較大電池（C,D,DD）倒置放電,其容量會受影響。
圖3.4-1顯示的是電流換流的效果，其放電電流容量范圍（CI）是在額定電流高（IH）范圍與低范圍（IL）之間。
如果Tadiran鋰電池在放電期間偶爾移動了一下，其容量不受影響。
不同電流和溫度下放電
Tadiran鋰電池的放電情況取決于電流負(fù)載、工作溫度和開始放電前的總體情況?？傮w放電特性顯示在圖3.5-1中，以1/2AAXTRATM電池為例子。有關(guān)其它電池的尺寸和技術(shù)的相似信息可從Tadiran公司處得到?？紤]到初始情況下的電池狀態(tài)，每一幅圖表都包含一個窗口，其中給出了當(dāng)電路開始使用時的電壓反應(yīng)（瞬時電壓資料）。
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