———鋰電池科普知識
目前市場上應用於電動自行車的鋰電池主要是錳酸鋰和三元材料兩種,如下將這兩種材料的優缺點做簡單對比
b、按外殼包裝分硬殼、鋁塑膜
目前國內可以生產的動力電池,從外殼上可以分成硬殼和鋁塑膜兩種,一些採用鋁塑膜作為電芯外殼的廠家自稱是聚合物電芯,實際上,他只是採用了解聚合物電芯的包裝形式,實質上是一種液態軟包裝電芯,和硬殼電芯相比,僅僅是包裝材料有有差別,內部結構、化學體系和工藝方案完全是一樣的,其電化學效能基本上是一致的,沒有本質區別。
從電芯的外殼上來區分,目前應用於電動自行車的鋰電池主要有鋼殼和鋁塑膜兩種包裝,以下就這兩種包裝的電芯對比:
c、按極片結構分層疊式、捲繞式
電芯內部結構可以分為疊層式和捲繞式兩種。對於容量較小(一般指小於2ah)的電芯,因為其工作中產熱量相對較小,同時從批量操作可行性考慮,基本上採用捲繞方式要更多一些,而大容量電芯,則以疊層方式為主。
捲繞電芯和疊層方案對電芯效能的影響主要表現以幾下幾個方面:
1、電芯內部熱量分布有差異:
層疊式層疊電芯在工作時熱量分布比較均勻,不會因為高倍率(大電流)放電時電池內部產生嚴重的溫度差。
捲繞式2、捲繞電芯內部,在捲繞過程中,會存在一定的應力,當電芯在充放電的時候,會造成應力較大部分的極片產生脫料、容量發揮欠佳等情況,嚴重的會影響到電芯的安全效能;
3、捲繞電芯必須在極片上焊接金屬的極耳,此金屬極耳的厚度和硬度遠高於極片本身,在捲繞過程中,易對隔膜造成壓傷,在迴圈過程中,這種壓傷會慢慢擴大,會導致電芯產生安全性問題;
4、因為捲繞電芯在工作時產熱量不均勻,尤其是金屬極耳部分,產熱量更高,這樣極片的不同部位的工作環境產生差異,溫度高的部分,迴圈效能變差,最終導致整個電芯的電效能失效。
d、按電解液狀態分液態、固態
鋰離子電池按照電池內部電解液來分類可分為液態、固態兩種。
目前市場應用的鋰電基本使用是液態電解液,即使聚合物電池也是採用基本液態電解液。
1、 電池組的基本構成及各部件的介紹
電池組關鍵部件有電芯、保護板和外殼
充放電口的設計、外殼的設計以及機械鎖的設計必須考慮電池組與整車的安裝配合及整體造型美觀;
電芯的排列要考慮整車的美觀,更重要的是要考慮電池組設計適合批量生產的需求;
保護板的引數設定必須和控制器的引數設定相匹配,以達到最優工作狀態;
充電器是電池組系統中不可缺少的部件,其引數的設定必須和保護板的相關引數相匹配,必須要要經過電池製造商的技術確認,不可隨意從市場上購買;
2、 鋰電池相關名詞解釋
b. 鋰離子電芯(cell)
電芯:直接將化學能轉換為電能的基本單元裝置,包括電極、隔膜、電解質、外殼和端
子等,並被設計成可充電。
鋰離子電芯:含有機溶劑電解質,利用儲鋰的嵌入化合物或單質作正極和負極的蓄電池,
未含有電子控制裝置。
c. 電池組(battery)
由乙個或多個單體電池連線而成的可以直接作為電源使用的組合體。它包括外殼、端子,還含有電子控制裝置。
d. 電池組容量(capacity)
電池的容量有標稱容量與實際容量之分。
標稱容量:製造商標稱的單體電池或電池組容量。指單體電池或電池組在環境溫度為23℃±2℃條件下,按標準充電方法充滿電後,以2h率放電至終止電壓時所提供的電量值,用c2表示,單位為ah(安時)或mah(毫安時)。
電池的實際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實際電量,主要受放電倍率、工作環境溫度等影響(故嚴格來講,電池容量應指明充放電條件)。容量常見單位有:mah、ah(1ah=1000mah)
e. 電池組的迴圈壽命(cycle life)
電池的迴圈壽命不是指電池使用到完全不可以再進行充放電時的次數,而是指電池經100%深度放電其容量減至原來容量的60%左右時的充放電迴圈次數。星恆鋰電池組的迴圈壽命在600次以上。
因為電池固有的化學特性,如果長時間擱置不用也會造成容量衰減,甚至造成壽命終結,所以長時間不用只是擱置,大約過4年也會造成鋰電池的壽命終結。我們稱之為電池的日曆壽命。
長時間擱置中的維護對電池非常重要,鋰電池製造商一般建議使用者每兩個月補充電2個小時。
f. 鋰電池的電壓
標稱電壓 (nominal voltage)
用來表示單體電池或電池組電壓的適宜的近似值。
標稱電壓根電池的自身化學特性有關,不受體積、外形等因素影響。例如錳酸鋰電芯的
標稱電壓是3.7v,磷酸鐵鋰的標稱電壓是3.2v,而鎳氫電池的標稱電壓是1.2v。
充電截至電壓
製造商根據電芯的化學特性和實際使用環境的限制而制定鋰電池充滿電的電壓值。
星恆的鋰電池一般設定在4.25v。
放電截至電壓
製造商根據電芯的化學特性和實際使用環境的限制而制定鋰電池終止放電的電壓值。
星恆的鋰電池一般設定在2.7v。
過充與過放
當某電芯充電後的電壓大於4.25v,我們稱之謂此電芯過充;
當某電芯放電至電壓小於2.7v,我們稱之謂此電芯過放;
g. 電池組的倍率效能(c-rate)
指電池在規定的時間內放出其額定容量時所需要的電流值,它在數值上等於電池額定容量的倍數,通常以字母c表示。如電池的標稱額定容量為10ah,則10a為1c(1倍率),5a則為0.5c,30a為3c,依次類推。
h. 電池組的自放電率 (self—discharge rate)
又稱荷電保持能力(charge or capacity retention),是指電池在開路狀態下,電池所儲存的電量在一定條件下的保持能力。主要受電池的製造工藝、材料、儲存條件影響。自放電率是衡量電池效能的重要引數之一。
注:電池充滿電開路擱置後,一定程度的自放電屬正常現象。iec標準規定鎳氫及鎳鎘電池充滿後在20±2℃條件下開路擱置28天,可允許電池有35%—40%的容量損失;鋰離子電池一般小於10%。
i. 電池組的放電深度(dod)
指電池放出的容量佔額定容量的百分數。
※ 減小放電深度可以大大延長蓄電池的使用壽命
※ 過充過放對電池的壽命有損害。
j. 電池組的內阻(internal resistance)
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。內阻大小主要受電池材料、製造工藝、電池結構等因素的影響。電池內阻值大,會導致電池放電工作電壓降低,不能高倍率放電等現象,因此內阻是衡量電池效能的乙個重要引數。
電池內阻包含直流電阻和交流電阻。
注:電池的內阻需要用專用內阻測試儀測量,而不能用萬用表歐姆檔測量。
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