鋰離子動力電池基本知識
一、電池種類劃分：
一次電池、小型二次電池（鎳鎘、鎳氫、鋰離子）、鉛酸電池、動力電池、燃料電池、太陽能電池-地面光伏發電、其他新型電池
二、電池術語與及使用基本常識
容量：● 電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號c表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時（ah）或毫安時（mah）。
● 電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實際容量。
● 理論容量是把活性物質的質量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質量電池所能給出的理論電量0020，單位為ah/kg（mah/g)或ah/l(mah/cm3)。
● 實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等於放電電流與放電時間的乘積，單位為ah，其值小於理論容量。
● 額定容量也叫保證容量，是按國家或有關部門頒布的標準，保證電池在一定的放電條件下應該放出的最低限度的容量。
內阻● 電流通過電池內部時受到阻力，使電池的電壓降低，此阻力稱為電池的內阻。
● 電池的內阻不是常數，在放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。
● 電池內阻包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化與濃差極化。內阻的存在，使電池放電時的端電壓低於電池電動勢和開路電壓，充電時端電壓高於電動勢和開路電壓。
● 歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關係，常隨電流密度的對數增大而線性增大。
負載能力
● 當電池的正負極兩端連線在用電器上時，帶動用電器工作時的輸出功率，即為電池的負載能力。
內壓● 指電池的內部氣壓，是密封電池在充放電過程中產生的氣體所致，主要受電池材料、製造工藝、電池結構等因素影響。其產生原因主要是由於電池內部水分及有機溶液分解產生的氣體於電池內聚集所致 。
充電率(c-rate)
● c是capacity的第乙個字母，用來表示電池充放電時電流的大小數值。
● 例如：充電電池的額定容量為1100mah時，即表示以1100mah(1c)放電時間可持續1小時，如以200mah(0.2c)放電時間可持續5小時，充電也可按此對照計算。
終止電壓(cut-off discharge voltage)
● 指電池放電時，電壓下降到電池不宜再繼續放電的最低工作電壓值。
● 根據不同的電池型別及不同的放電條件，對電池的容量和壽命的要求也不同，因此規定的電池放電的終止電壓也不相同。
開路電壓(open circuit voltage ocv)
● 電池不放電時，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓。
● 電池的開路電壓，會依電池正、負極與電解液的材料而異，如果電池正、負極的材料完全一樣，那麼不管電池的體積有多大，幾何結構如何變化，其開路電壓都一樣的。
工作電壓
● 工作電壓指電池接通負載後在放電過程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。
● 電池在接通負載後，由於歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低於開路電壓。
放電深度(depth of discharge dod)
● 在電池使用過程中，電池放出的容量佔其額定容量的百分比，稱為放電深度。
● 放電深度的高低和二次電池的充電壽命有很深的關係，當二次電池的放電深度越深，其充電壽命就越短，因此在使用時應盡量避免深度放電。
過放電(over discharge)
● 電池若是在放電過程中，超過電池放電的終止電壓值，還繼續放電時就可能會造成電池內壓公升高，正、負極活性物質的可逆性遭到損壞，使電池的容量產生明顯減少。
過充電(over charge)
● 電池在充電時，在達到充滿狀態後，若還繼續充電，可能導致電池內壓公升高、電池變形、漏夜等情況發生，電池的效能也會顯著降低和損壞。
能量密度(energy density)
● 電池的平均單位體積或質量所釋放出的電能。
● 一般在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的2.5倍，是鎳氫電池的1.8倍，因此在電池容量相等的情況下，鋰離子電池就會比鎳鎘、鎳氫電池的體積更小，重量更輕。
自我放電(self discharge)
● 電池不管在有無被使用的狀態下，由於各種原因，都會引起其電量損失的現象。
● 電池完全充電後，放置乙個月。然後用1c放電至3.0v，其容量記為c2；電池初始容量記為c0；1-c2/c0即為該電池之月自放電率
● 行業標準鋰離子電池月自放電率小於12%
● 電池自放電與電池的放置效能有關，其大小和電池內阻結構和材料效能有關
放電平台
● 鋰離子電池完全充電後，放電至3.6v時的容量記為c1，放電至3.0v時的容量記為c0，c1/c0稱為該電池之放電平台
● 行業標準1c放電平台為70%以上
放電倍率
● 電池放電電流的大小常用"放電倍率"表示，即電池的放電倍率用放電時間表示或者說以一定的放電電流放完額定容量所需的小時數來表示，由此可見，放電倍率表示的放電時間越短，即放電倍率越高，則放電電流越大。（放電倍率=額定容量/放電電流）
● 根據放電倍率的大小，可分為低倍率（<0.5c）、中倍率（0.5-3.5c）、高倍率（3.5-7.0c）、超高倍率（>7.0c）
● 如：某電池的額定容量為20ah，若用4a電流放電，則放完20ah的額定容量需用5h，也就是說以5倍率放電，用符號c/5或0.2c表示，為低倍率。
充電迴圈壽命(cycle life)
● 電池在完全充電後完全放電，迴圈進行，直到容量衰減為初始容量的75%，此時迴圈次數即為該電池之迴圈壽命
● 迴圈壽命與電池充放電條件有關
● 鋰離子電池室溫下1c充放電迴圈壽命可達300-500次（行業標準），最高可達800-1000次。
記憶效應(memory effect)
● 記憶效應是針對鎳鎘電池而言的，由於傳統工藝中負極為燒結式，鎘晶粒較粗，如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電，鎘晶粒容易聚整合塊而使電池放電時形成次級放電平台。電池會儲存這一放電平台並在下次迴圈中將其作為放電的終點，儘管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平台上。在以後的放電過程中電池將只記得這一低容量。
同樣在每一次使用中，任何一次不完全的放電都將加深這一效應，使電池的容量變得更低。
● 要消除這種效應，有兩種方法，一是採用小電流深度放電（如用0.1c放至0v）一是採用大電流充放電（如1c）幾次。
● 鎳氫電池和鋰離子電池均無記憶效應
化成● 電池製造後，通過一定的充放電方式將其內部正負極物質啟用，改善電池的充放電效能及自放電、儲存等綜合性能的過程稱為化成，電池只有經過化成後才能體現真實性能。
分容● 電池在製造過程中，因工藝原因使得電池的實際容量不可能完全一致，通過一定的充放電制度檢測，並將電池按容量分類的過程稱為分容
電池充電方式介紹
● 快速充電：充電電流大於0.2c，小於0.8c則是快速充電。
● 慢速充電：充電電流在0.1c-0.2c之間時，我們稱為慢速充電。
● 涓流充電：充電電流小於0.1c時，我們稱為涓流充電。
● 超高速充電：充電電流大於0.8c時，我們稱之為超高速充電。
● 恆流充電方式：恆流充電法是保持充電電流強度不變的充電。方法，恆流充電器通常使用慢速充電電流。
● 快速自動充電方式：通常所使用的是余弦法充電，也就是說並非用恆定的大電流充電，而是像余弦波那樣電流強度隨之變化，這樣能緩解熱量的積聚，從而將溫度控制在一定範圍內。
● 脈衝式充電法：脈衝充電方式首先是用脈衝電流對電池充電，然後讓電池停充一段時間，如此迴圈。
如何計算充電時間
● 充電時間(小時)=充電電池容量(mah)/充電電流(ma)*1.5的係數
● 假如你用1600mah的充電電池，充電器用400ma的電流充電，則充電時間為:1600/400*1.5=6小時
鋰離子電池保護線路——過充電保護
● 過充電保護: 過充電保護 ic 的原理為：當外部充電器對鋰電池充電時，為防止因溫度上公升所導致的內壓上公升，需終止充電狀態。
此時，保護 ic 需檢測電池電壓，當到達 4.25v 時（假設電池過充點為 4.25v）即啟動過度充電保護，將功率 mos 由開轉為切斷，進而截止充電。
鋰離子電池保護線路——過放電保護
● 過放電保護: 過放電保護 ic 原理：為了防止鋰電池的過放電，假設鋰電池接上負載，當鋰電池電壓低於其過放電電壓檢測點（假定為 2.
5v）時將啟動過放電保護，使功率 mosfet 由開轉變為切斷而截止放電，以避免電池過放電現象產生，並將電池保持在低靜態電流的待機模式，此時的電流僅 0.1ua。 當鋰電池接上充電器，且此時鋰電池電壓高於過度放電電壓時，過度放電保護功能方可解除。
另外，考慮到脈衝放電的情況，過放電檢測電路設有延遲時間以避免產生誤
什麼叫鋰離子電池？
● 鋰離子電池是指li+ 嵌入化合物為正、負極的二次電池。
● 正極採用鋰化合物lixcoo2、lixnio2 、 lixmno2 或lifeo4
● 負極採用鋰-碳層間化合物lixc6。
● 電解質為溶解有鋰鹽lipf6 、 liasf6等有機溶液。
● 在充放電過程中，li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱為「搖椅電池」。
充電池時，li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處於富鋰狀態。
放電時則相反。
鋰離子電池電化學反應機理
正極反應：licoo2==== li1-xcoo2 + xli+ + xe-
負極反應：c + xli+ + xe- === clix
電池總反應：licoo2 + c ==== li1-xcoo2 + clix
放電時發生上述反應的逆反應。
鋰離子電池結構
● 正極：活性物質（licoo2\limno2\linixco1-xo2\lifeo4)
導電劑、溶劑、粘合劑、基體
● 負極：活性物質（石墨、mcmb)
粘合劑、溶劑、基體
● 隔膜（pp+pe）
● 電解液（lipf6 + dmc ec emc)
● 外殼五金件（鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片）
圓柱形鋰離子電池結構圖
鋰離子電池結構——正極
鋰離子電池結構——負極
鋰離子電池結構——隔膜
鋰離子電池結構——電解液
性質：無色透明液體，具有較強吸濕性。
應用：主要用於可充電鋰離子電池的電解液，只能在乾燥環境下使用操作（如環境水分小於20ppm的手套箱內）。
規格：溶劑組成 dmc:emc:ec =1:1:1 （重量比）lipf6濃度 1mol/l
質量指標：密度（25℃）g/cm3 1.23±0.03
水分（卡爾費休法）≤20ppm 游離酸（以hf計）≤50ppm
電導率（25℃）10.4±0.5 ms／cm
以磷酸鐵鋰為正級材料的動力電池特點
● 迴圈壽命長：迴圈壽命高達 2,000 次以上，為鉛酸的 5倍、鎳鎘的4倍以上。
鋰電池基礎知識
基礎知識！鋰離子電池原理及工藝流程 一 原理 1.0 正極構造 licoo2 鈷酸鋰 導電劑 乙炔黑 粘合劑 pvdf 集流體 鋁箔 正極 2.0 負極構造 石墨 導電劑 乙炔黑 增稠劑 cmc 粘結劑 sbr 集流體 銅箔 負極 3.0工作原理 3.1 充電過程 如上圖乙個電源給電池充電,此時正極...
鋰電池的基礎知識
鋰電池百科名片 鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料 使用非水電解質溶液的電池。最早出現的鋰電池來自於偉大的發明家愛迪生，使用以下反應 li mno2 limno2該反應為氧化還原反應，放電。由於鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工 儲存 使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用...
鋰電池運輸知識要點
1 基本概念 電芯 cell 是乙個單一的電化學封閉單元，由乙個正極和乙個負極組成，兩極之間有電位差。電池 battery 是由乙個或多個鋰電芯通過電路進行連線組成的。鋰電池 lithium battery 電化學系統中含有鋰 包括金屬鋰 鋰合金 鋰離子及鋰聚合物 鋰金屬電池 lithium met...