Inleiding tot basiskennis van lithiumbatterijcellen

1, samenstelling van lithiumbatterijcellen

1. Positief elektrodenmateriaal: lithiumverbindingen zoals lithiumcobaltoxide (licoo ₂), lithiummangaanoxide (limn ₂ o ₄), lithiumijzerfosfaat (LifePo ₄) en ternaire materialen (linixcoylnzo ₂) worden vaak gebruikt. Verschillende positieve elektrodematerialen hebben verschillende prestatiekenmerken. Lithium -kobaltoxide heeft bijvoorbeeld een hoge energiedichtheid maar relatief lage veiligheid, terwijl lithiumijzerfosfaat een hoge veiligheid heeft en een lange levensduur maar relatief lage energiedichtheid heeft.

2. Negatief elektrodenmateriaal: in het algemeen gemaakt van koolstofmaterialen zoals grafiet, de functie ervan is om lithiumionen op te slaan tijdens het opladen en loslaten van lithiumionen tijdens het laden. Negatieve elektrodenmaterialen omvatten ook tussenliggende fase koolstofmicrosferen, lithiumtitanaat, enz.

3. Diafragma: een poreuze polymeerfilm die dient om positieve en negatieve elektroden te isoleren, korte circuits te voorkomen en lithiumionen te laten passeren. Het materiaal van het diafragma is meestal een poreus membraan van polyolefine.

4. Elektrolyt: voornamelijk samengesteld uit lithiumzouten (zoals lithium hexafluorofosfaat lipf ₆) en organische oplosmiddelen, verantwoordelijk voor het uitvoeren van lithiumionen tussen de positieve en negatieve elektroden. De elektrolyt kan vloeistof of gel zijn.

5. Shell: De schaal van de batterij kan worden gemaakt van staal, aluminium, nikkel geplateerd ijzer of aluminium-plastic film. De schaal bevat ook een dop voor de batterij, die dient als de stopcontact voor de positieve en negatieve elektroden.

 

2, het werkende principe van lithiumbatterijcellen

Tijdens het opladen worden lithiumionen vrijgegeven uit het positieve elektrodenmateriaal, gaan door de elektrolyt door de separator en ingebed in het negatieve elektrodenmateriaal; Tijdens ontlading worden lithiumionen vrijgegeven uit het negatieve elektrodenmateriaal, gaan door de elektrolyt door de separator en keren terug naar het positieve elektrodenmateriaal, waardoor stroom in dit proces wordt gegenereerd.

 

3, classificatie van lithiumbatterijcellen

 

1. Geclassificeerd door uiterlijk: vierkante lithiumbatterij, cilindrische lithiumbatterij, soft pack lithiumbatterij;

2. Geclassificeerd door outsourcingmaterialen: aluminium shell lithiumbatterijen, lithiumbatterijen met stalen schaal en soft pack -batterijen;

3. Geclassificeerd door positief elektrodenmateriaal: lithium kobaltoxide (liCOO2), lithium mangaanoxide (limn2O4), ternaire lithium (linixcoylnzo2), lithiumijzerfosfaat (lifepo4);

4. Geclassificeerd door elektrolytstatus: lithium-ionbatterijen (LIB) en polymeerbatterijen (PLB);

5. Geclassificeerd door doel: gewone batterijen en stroombatterijen.

6. Geclassificeerd door prestatiekenmerken: batterijen met hoge capaciteit, batterijen met hoge snelheid, batterijen op hoge temperatuur, batterijen met lage temperatuur, enz

 

4, Kenmerken van lithiumbatterijcellen

1. Hoge energiedichtheid: lithiumbatterijcellen kunnen meer energie opslaan, waardoor lithiumbatterijen een hogere energie -output kunnen hebben dan andere soorten batterijen bij hetzelfde volume of gewicht.

2. Lange levenslange cyclus: na meerdere lading- en ontladingscycli kan het nog steeds goede prestaties behouden en meestal honderden of zelfs duizenden cycli bereiken.

3. Lage zelfafvoersnelheid: wanneer niet in gebruik is, is de zelfontladingssnelheid langzaam en kan het vermogen lang handhaven.

4. Milieubescherming: het bevat geen zware metalen zoals kwik en cadmium, en is relatief milieuvriendelijk.

 

5, uitleg van gemeenschappelijke termen

1. Capaciteit

Verwijst naar de hoeveelheid elektriciteit die kan worden verkregen uit lithium in een batterij onder bepaalde ontladingsomstandigheden. De formule voor batterijcapaciteit is q=i * t, gemeten in coulombs. De capaciteitseenheid van een batterij wordt gespecificeerd als AH (Ampere Hour) of MAH (Milliambere Hour), wat betekent dat een 1AH -batterij 1 uur kan worden ontslagen met een stroom van 1A wanneer volledig opgeladen.

Voorheen was de batterij van de oude telefoons van Nokia (zoals BL -5 C) meestal 500 mAh. Tegenwoordig is de batterij smartphones 800-1900 mah, elektrische fietsen zijn meestal 10-20 ah en elektrische auto's zijn meestal 20-200 ah.

2. Ladingspercentage/ontslagpercentage

Het vertegenwoordigt de hoeveelheid stroom die wordt gebruikt voor het opladen en ontladen, meestal berekend als een veelvoud van de nominale capaciteit van de batterij, meestal verschillende graden Celsius genoemd. Voor een batterij met een capaciteit van 15 0 0MAH is 1C opgegeven als 1500 mAh. Indien ontladen bij 2C, wordt het ontladen met een stroom van 3000 mA en opgeladen en ontladen bij 0,1 ° C, wordt het geladen en ontslagen met een stroom van 150 mA.

3. Spanning (OCV: open circuitspanning)

De spanning van een batterij verwijst in het algemeen naar de nominale spanning (ook bekend als de nominale spanning) van een lithiumbatterij. De nominale spanning van een gewone lithiumbatterij is over het algemeen 3,7 V en we verwijzen ook naar het spanningsplateau als 3.7V.

Wanneer de batterij een capaciteit van 20 ~ 80%heeft, wordt de spanning geconcentreerd op ongeveer 3,7 V (3,6 ~ 3,9 V) en als de capaciteit te hoog of te laag is, verandert de spanning sterk.

4. Energie/kracht

De energie (e) die een batterij kan vrijgeven wanneer ontladen naar een bepaalde standaard wordt gemeten in WH (watturen) of kWh (kilowatturen), met 1kWh =1 kWh.

E=u*i*t, het is ook gelijk aan het vermenigvuldigen van de batterijspanning met de batterijcapaciteit

De formule voor vermogen is, p=u*i=e/t, geeft de hoeveelheid energie aan die per tijdse eenheid kan worden vrijgegeven. De eenheid is W (Watts) of KW (kilowatt). Een batterij met een capaciteit van 1500 mAh heeft meestal een nominale spanning van 3,7 V, overeenkomend met een energie van 5,55Wh.

5. Weerstand

Vanwege het feit dat opladen en ontladen niet gelijkwaardig kan zijn aan een ideale stroombron, is er een bepaalde interne weerstand. Interne weerstand verbruikt energie, natuurlijk, hoe kleiner de interne weerstand, hoe beter.

De eenheid van interne weerstand van de batterij is MillioHMS (M Ω).

De interne weerstand van een typische batterij is samengesteld uit ohmweerstand en polarisatieweerstand, en de grootte van de interne weerstand wordt beïnvloed door het materiaal, het productieproces en de structuur van de batterij.

6. Cycle Life

Het opladen en ontladen van een batterij wordt ooit een cyclus genoemd, en de levensduur van de cyclus is een belangrijke indicator om de prestaties van de levensduur van de batterij te meten.

De IEC -standaard bepaalt dat lithiumbatterijen voor mobiele telefoons moeten worden ontladen van {{0}}. 2c tot 3.0V en geladen van 1C tot 4.2V. Na 500 cycli moet de batterijcapaciteit worden gehandhaafd op 60% of meer van de initiële capaciteit. Dat wil zeggen, de cyclusleven van lithiumbatterijen is 500 keer.

Volgens de Nationale Standaard moet de capaciteit na een levensduur van 300 keer worden gehandhaafd op 70% van de initiële capaciteit. Als de batterijcapaciteit minder dan 60% van de initiële capaciteit is, wordt deze algemeen beschouwd als geschrapt.

7. Diepte van ontlading (DOD)

Gedefinieerd als het percentage van de capaciteit die door de batterij wordt vrijgegeven naar de nominale capaciteit.

Hoe dieper de ontladingsdiepte van lithiumbatterijen, hoe korter de levensduur van de batterij.

8. Snijd spanning

De beëindigingsspanning is verdeeld in laadbeëindigingsspanning en het laden van de beëindigingspanning, wat betekent dat de spanning waarbij de batterij niet kan blijven opladen of ontladen. Doorgaan met het opladen of ontladen van de beëindigingsspanning heeft een aanzienlijke invloed op de levensduur van de batterij.

De laadbeëindigingsspanning van lithiumbatterijen is over het algemeen 4.2V en de ontladende beëindigingsspanning is 3. 0 v.

Diep opladen of ontladen van lithiumbatterijen buiten de beëindigingsspanning is ten strengste verboden.

9. Zelfafvoerpercentage

De snelheid waarmee de capaciteit van een batterij afneemt tijdens de opslag, uitgedrukt als een percentage van de capaciteitsverlaging per tijdeenheid.

De zelfafvoersnelheid van een typische lithiumbatterij is 2% tot 9% per maand.

10. SOC (toestand van kosten)

Verwijst naar het percentage resterende batterijvermogen tot de totale hoeveelheid stroom die kan worden ontslagen, variërend van 0 tot 100%. Reflecteer het resterende batterijniveau.

 

6, Noemingsconventie voor batterijen

Verschillende fabrikanten hebben verschillende naamgevingsconventies, maar universele batterijen volgen allemaal een uniforme standaard en de grootte van de batterij kan worden bepaald met de naam.

Volgens IEC 61960 zijn de regels voor cilindrische en vierkante batterijen als volgt:

1. Cilindrische batterij

3 letters gevolgd door 5 nummers.

Drie letters, de eerste letter vertegenwoordigt het negatieve elektrodenmateriaal, ik vertegenwoordigt de aanwezigheid van ingebouwde lithiumionen en L vertegenwoordigt de elektrode van het lithiummetaal of lithiumlegering; De tweede letter vertegenwoordigt het positieve elektrodenmateriaal, C vertegenwoordigt kobalt, n vertegenwoordigt nikkel, m vertegenwoordigt mangaan en V vertegenwoordigt vanadium; De derde letter, R, vertegenwoordigt cilindrische vorm.

5 cijfers, de eerste 2 cijfers vertegenwoordigen een diameter en de laatste 3 cijfers vertegenwoordigen hoogte, allemaal in millimeters.

2. Square batterij

3 letters gevolgd door 6 nummers.

Drie letters, de eerste letter vertegenwoordigt het negatieve elektrodenmateriaal, ik vertegenwoordigt de aanwezigheid van ingebouwde lithiumionen en L vertegenwoordigt de elektrode van het lithiummetaal of lithiumlegering; De tweede letter vertegenwoordigt het positieve elektrodenmateriaal, C vertegenwoordigt kobalt, n vertegenwoordigt nikkel, m vertegenwoordigt mangaan en V vertegenwoordigt vanadium; De derde letter P vertegenwoordigt een vierkant.

6 cijfers, de eerste 2 cijfers vertegenwoordigen de dikte, de middelste 2 cijfers vertegenwoordigen breedte en de laatste 2 cijfers vertegenwoordigen hoogte (lengte), allemaal in millimeters.

ICR 18650 is bijvoorbeeld een universele cilindrische batterij met een diameter van 18 mm en een hoogte van 65 mm; ICP 053353 is een vierkante batterij met een dikte van 5 mm, een breedte van 33 mm en een hoogte (lengte) van 53 mm.