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电池基本常识100问答

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1、 一次电池和充电电池有什么区别?

电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充,根据它们的电化学成分和电极的结构可知,真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。

理论上,这种可逆性是不会受循环次数的影响,既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化,那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化,既然,一次电池仅做一放电,它内结构简单得多且不需要支持这种变化,因此,不可以将一次电池拿来充电,这种做法很危险也很不经济,如果需要反复使用,应有尽有选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池,这种电池也可称为一次电池或蓄电池。 2、 一次电池和二次电池还有其他的区别吗?

另一明显的区别就是它们能量和负载能力,以及自放电率,二次电池能量远比一次电池高,然而他们的负载能力相对要小。 3、 可充电便携式电池的优缺点是什么?

充电电池寿命较长,可循环1000次以上,虽然价格比干电池贵,但如果经常使用的话,是比较划算的。充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低,比如,他们放电较快。

另一缺点是由于他们 几近恒定的放电电压,很难预测放电何时结束。当放电结束时,电池电压会突然降低。假如在照相机上使用,突然电池放完了电,就不得不终止。 但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高。

但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中,因为它容量高,能量密度大,以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。 4、 充电电池是怎样实现它的能量转换?

每种电池都具有电化学转换的能力,即将储存的化学能直接转换成电能,就二次电子(也叫蓄电池)而言(另一术语也称可充电使携式电池),在放电过程中,是将化学能转换成电能;而在充电过程中,又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同,一般可充放电500次以上,而我司产品li-ion可重复充放电1000次以上。Li-ion是一种新型的可充电便携式电池。它的额定电压为3.6V,它的放电电压会随放电的深度逐渐衰退,不象其他充电电池一样,在放电未,电压突然降低。 5、 什么是Li-ion电池?

Li-ion是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属,负极是碳。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动

到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出, 又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。 6、Li-ion电池有哪几部分组成?

(1)电池上下盖 (2)正极——活性物质为氧化锂钴 (3)隔膜——一种特殊的复合膜

(4)负极——活性物质为碳 (5)有机电解液 (6)电池壳(分为钢壳和铝壳两种)

7、Li-ion电池有哪些优点?哪些缺点? Li-ion具有以下优点:

1) 单体电池的工作电压高达3.6-3.8V:

2) 比能量大,目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L(2倍于Nl-Cd,1.5倍于Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L

3) 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限 将倍增电器的竞争力.

4) 安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。 5) 自放电小

室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。Li-ion也存在着一定的缺点,如:

1) 电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高(Co的资源较小),电解质体系提纯困难。

2) 不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在0.5C以下,只适合于中小电流的电器使用。

3) 需要保护线路控制。

A、 过充保护:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电; B、 过放保护:过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。 8、什么是锂离子制造过程? 1) 配料

用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正负极物质。 2) 涂漠

将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正负极极片。 3) 装配

按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的 顺序放好,经卷绕制成电池极芯,在经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池装配过程。制成成品电池。 4) 化成

用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测。筛选出合格的成品电池,待出厂。 9、锂离子安全特性是如何实现的?

为了确保Li-ion安全可靠的使用,专家们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计,以达到电池安全考核指标。 1) 隔膜135℃自动关断保护

采用国际先进的Celgars2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下,PE复合膜两侧的膜孔闭合,电池内阻增大,电池内部升温减缓,电池升温达到135℃时,PP膜孔闭合,电池内部断路,电池不再升温,确保电池安全可靠。 2) 向电解液中加入添加剂

在电池过充,电池电压高于4.2V的条件下,电解液添加剂与电解液中其他物质聚合,电池内阻大幅度增加,电池内部形成大面积断路,电池不再升温。 3) 电池盖复合结构

电池盖采用刻痕防爆球结构,电池升温时,电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度刻痕破裂、放气。 4) 各种环境滥用测试

进行各项滥用实验,如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等,考察电池安全性能。同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验,考察电池在实际使用环境焉的性能情况。

9、什么充电电压?额定容量?额定电压?终止电压?

A、充电电压

按生产厂家规定,电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。 B、 额定容量

生产厂家标明的电池容量,指电池在环境温度为20℃±5℃条件下,以5h率放电至终止电压时所应提供的电量,用C5表示,单位为Ah(安培小时)或mAh(毫安小时)。 C、 标称电压

用以表示电池电压的近似值。 D、 终止电压

规定放电终止时电池的负载电压,其值为n*2.75V(锂离子单体电池的串联只数用“n”表示)。

10、为什么恒压充电电流为逐渐减少?

因为恒流过程终止时,电池内部的电化学极化然保持再整个恒流中相同的水平,恒压过程,再恒定电

场作用下,内部Li+的浓差极化在逐渐消除,离子的迁移数和速度表现为电流逐渐减少

11、什么是电池的容量?

电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下,应该放出最低限度的电量。Li-ion规定电池在常温、恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下充电3h,电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量,主要受放电倍率和温度的影响(故严格来讲,电池容量应指明充放电条件)。容量常见单位有:mAh、Ah=1000mAh)。 12、什么是电池内阻?

是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大,会导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注:一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。 13、什么是开路电压?

是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时,电池正负极之间的电势差。一般情况下,Li-ion充满电后开路电压为4.1-4.2V左右,放电后开压为3.0V左右,通过电池的开路电压,可以判断电池的荷电状态。 14、什么是工作电压?

又称端电压,是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电池放电工作状态下,当电流流过电池内部时,不需克服电池的内阻所造成阻力,故工作电压总是低于开路电池,充电时则与之相反。Li-ion的放电工作电压在3.6V左右。 15、什么是放电平台?

放电平台是恒压充到电压为4.2V并且电电流小于0.01C时停充电,然后搁置10分钟,在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。

16、什么是(充放电)倍率?时率?

是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值,它在数据值上等于电池额定容量的倍数,通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh为1C(1倍率),300mAh则为0.5C,6A(600mAh)为10C.以此类推.

时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh的电流为1小时率,以此类推. 17、什么是自放电率?

又称荷电保持能力,是指电池在开路状态下,电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响。是衡量电池性能的重要参数。

注:电池100%充电开路搁置后,一定程度的自放电正常现象。在GB标准规定LI-ion后在20±2℃条件下开条件下开路搁置28天。可允许电池有容量损失。 18、什么是内压?

指电池的内部气压,是密封电池在充放电过程中产生的气体所致,主要受电池材料、制造工艺、电池结构等因素影响。其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致。

高倍率的连续过充,会导致电池温度升高、内压增大,严重时对电池的性能及外观产生破坏性影响,如漏液、鼓底,电池内阻增大,放电时间及循环寿命变短等。 Li-ion任何形式的过以都会导致电池性能受到严重破坏,甚至爆炸。帮Li-ion在充电过程中需采用恒流恒压充电方式,避免对电池产生过充。 19、为什么电池要储存一段时间后才能包装出货?

电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数。电池经过一定时间储存后,允许电池的容量及内阻有一定程度的变化。经过了一段时间的储存,可以让内部各成分的电化学性能稳定下来,可以了解该电池的自放电性能的大小,以

便保证电池的品质。 20、为什么要化成?

电池制造后,通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活,改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成,电池粉有经过化成后才能体现真实性能。

21.什么是分容?

电池在制造过程中,因工艺原因使得电池的实际容量不可能完全一致,通过一定的充放电制度检测,并将电池按容量分类的过程称为分容。 22.什么是压降?

电池按定性充电至80%以上,测量其电池空载电压。5W/2W电池 作为负载连接电池正负极端开关作为电池的断路,通路的装置进行串联。打开开关后5秒电压下降不大于0。4V,为合格主要为测试电池负载性能。 23.什么是静态电阻? 即放电时电池内阻 24.什么是动态电阻? 即充电时电池内阻。 25.什么是电池的负载能力?

当电池的正负极两端连接在用电器上时,带动用电器工作时的输出功率,即为电池的负载能力。

26,什么是充电效率?什么是放电效率?

充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储蓄顾的化学能程度的量度。主要受电池工艺,配方及电池的工作环境温度影响,一般环境温度越高,则充电效率要低。

放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与额定容量之比,主要受放电倍率,环境温度,内阻等到因素影响,一般情况下,放电倍率越高,则放电效率越低。温度越低,放电效率越低。 27.目前常见的各种可充电电池之间有什么区别?

目前镍镉,镍氢,锂离子充电电池大量应用于各种便携式用电设备(如笔记本电脑,摄像机和移动电话等到)中,每种充电电池都具自已独特的化学性质。镍镉和镍氢电池之间主要差别在于:镍氢电池能量密度比较高。与相同型号电池对比,镍氢电池容量是镍镉电池的二倍。这意味着在不为用电设备增加额外重量时,使用镍氢电池能大大地延长设备工作时间。镍氢电池另一优点是;A大大减少了处镉电池中存在的:“记忆效应”问题,从而使得镍氢电池可更方便地使用。镍氢电池比镍镉

电池更环保,因为它内部没有有毒重金属元素。

Li-ion也已经快速成为便携设备的标准电源,Li-ion能提供和镍氢电池一样的能量,但在重量方面则可减少大约35%,这对于旬摄像机和笔记本电脑之类的用电设备来说是至关重要的。Li-ion完全没有“记忆效应”和不含有毒物质的优点也是使它成为标准电源的重要因素。

32、Ni、Cd、NiMH、Li-ion各技术参数比较。

电池类型 项目 镍镉充电电池 镍氢充电电池 锂离子充电电池 1.2 1.2 1.2 3.6

重量比能量 50 65 105-140 体积比能量 150 200 300 充放电寿命 500 500 1000 自放电率(%) 25-30 30-35 6-9 有无记忆效应 有 无 无 有无污染 有 无 无 注:充电速率均为1C

33、目前在使用和研究的“绿色电池”有哪些?

新型绿色环保电池是指近年来已经投入使用或正在研制开发的一类高性能、无污染的电池。目前已经大量使用的锂离子蓄电池、金属氢化物镍蓄电池和正在推广使用的无汞碱性锌锰电池以及正在研制开发的锂或锂离子塑料蓄电池、燃烧电池、电化学储能超级电容器都属于新型绿色环保电池的范畴。此外,目前已经广泛应用的利用太阳能进行光电转换的太阳电池。 34、什么电池将会主宰电池市场?

随着照相机,移动和无绳电话,笔记本电脑,带图像,声音的多媒体设备在家用电器中占据越来越重要的位置,与一次电池相比较,二次电池即可充电式电池也大量的应用到这些领域中。而二次充电电池将向体积小,重量轻,容量,智能化的方向发展。

35、什么是锂离子蓄电池?

是指以锂离子为反应活性物质的可充式电池,当电池放电到终止电压后能够再充电,以恢复到放电前的状态。 36、锂离子蓄电池的工作原理?

放电时,锂与碳的相嵌化合物中的锂,从负极溶解形成锂离子到电解液中,穿过电解液并在正极晶体中嵌入形成嵌入化合物.充电时,在正极嵌入的锂离子重新回到电解液中,然后在负极上与碳形成嵌入化合物,周而复始.

37、锂离子蓄电池与镍/镉、镍/氢、铅酸蓄电池相比有哪些优点? 比能量高,自放电率低,高低温性能好和充放电寿命长。 38、何为电池的平均电压?

电池放电时,从开始到放电终止时的电压平均值。 39、何为电池的能量密度? 指电池的单位体积所含的电能。 40、何为电池的容量?

指电池内的活性物质参加电化学反应所能放出的电能称为电池的容量。

41、何为电池的设计容量?

根据电池内所含活性物质的量,从电化学理论计算电池的容量称为设计容量。 42、何为电池额定容量?

指电池经设计后,经电池制程过程的影响,电池所能达到容量称为额定容量。 43、锂离子蓄电池的工作温度范围?

充电 -10—45℃ 放电 -30—55℃ 44、何为电池的倍率放电?

指放电时,放电电流(A)与额定容量(A•h)的倍率关系表示。 45、何为电池的小时率放电?

按一定输出电流放完额定容量所需的小时数数,称为放电时率。 46、锂离子蓄电池由那些原材料组成?

正极活性物质,负极活性物质,集流片,隔膜,电解液,外壳等材料组成。 47、锂离子蓄电池型号与电池的那些特征有关? 电池的外形长、宽、高及电池的容量。

48、影响锂离子电池循环性能的两个最重要的因素是什么? 活性物质的性质和杂质的种类、含量。 49、如何在生产过程中控制电池内部的水份? 1、 作好防潮、防湿处理。

2、 缩短操作时间,减少极片在空气中暴露时间。 3、 合理正确地进行烘烤作业。 4、 尽量在干燥环境下进行作业。

50、锂离子蓄电池的活性正极材料是什么? 锂盐;如钴酸锂,锰酸锂,镍酸锂等。

51、锂离子蓄电池的活性负极材料是什么? 石墨粉

52、电极材料为何要加入导电剂?

在电池工作时,电池的活性物质无论充放电都不会溶解在电解液中,为加强活性物质与网栅、集流片的接解导电性,而加放导电剂。 53、锂离子蓄电池的电解液的组成是什么?

常用的为六氟磷酸锂,四氟磷酸锂(LiPF6、LiClO4)等。 54、配料的目的是什么?

使活性物质分散均匀,便于拉浆均匀,上浆量恒定。 55、请简述配料的工艺流程。

56、正、负极片拉浆的三个基本参数。 拉浆温度、速度、敷料量。 57、如何控制极片的敷料量?

根据正负极浆料的固含量、比重调节拉浆机机头刀具间隙,控制拉浆的厚度,以达到控制。

58、如何头判定拉浆过程中极片的质量好坏。

极片表面平整、光滑、敷料均匀、附着力好、干燥,不脱料、不掉料、缺料、无积尘、无划痕、无 气泡的极片为好的极片,有缺陷的为不好的极片。 59、正、负极片裁片的主要的设备。 铡纸刀、剪板机。 60、正、负极片的主要注意事项。

1、 检查刀口有无毛刺、不平,作业时注意用刀的安全。 2、 正负极裁片用刀不可混用。

3、 在裁片过程中随时检查极片的质量,将不合格的分档分开,不可混淆放置。

4、 裁完的片经检查后极时转入以后的工序作业中。

61、正、负极正烘烤的目的是什么? 除去极片内的水份和有机溶剂。 62、正、负极片压片的目的?

使活性物质与网栅及集流片接触紧密,减小电子的移动距离,降低极片的厚度,增加装填量,提高电池体积的利用率。从而提高电池的容量。 63、压片厚度对电池性能有什么影响?

压片厚度太厚时,容易使电池内活性物质量减少,单位体积的活性物质量的减少

和极化电位的增大,从而造成电池的容量降低。

压片厚度太薄时,容易造成电池内的活性物质量增加,极片表面有效面积减小,从而造成活性材料的浪费和大电流的困难。 、极片称重的目的是什么? 准确了解和掌握极片的敷料量。 65、配片的目的是什么?

使正负极片上的活性物质的量比例保持一致性。 66、为什么要进行刷片操作?

清除极片上的积尘,积料,毛刺等。 67、正极片采用什么极耳? 采用铝带极耳。 68、负极片采用什么极耳? 采用镍带极耳。 69、焊接极耳的设备?

正极用超声波焊机,负极用点焊机。 70、卷绕车间的湿度对电池质量有什么影响?

卷绕房内的湿度大时,极片吸水量大,增加了极片的水份含量,在电池中产生气体量增加,使电池的内压增加,危害电池的安全性能。水份的增加多消耗电池中的活物质,使电池容量下降。湿度小反之,

71、卷绕车间中空调机和除湿系统的作用?

保持室内的温度恒度,减小室内的湿度,以提高电池的性能。 72、卷绕车间是否可用水擦地板? 不可以

73、卷绕电池芯的主要注意事项?

1、 极片与隔膜纸铺平对齐。用手按住极片与隔膜纸时,用力大小适中均匀。电池芯卷绕松紧适当。

2、 注意极片上有无划痕、掉料、缺料、气孔、起泡等不良及隔膜纸有无不良,如有作废品处理。

3、 卷绕时注意手脚的谐调性,不被卷针划伤手。 73、电池芯贴胶纸的目的和位置?

电池芯贴纸的位置在电芯卷绕成型后不变形。底部贴胶纸防止电芯内的正极片底部与电池外壳接触电池造成短路。侧面贴纸使电芯卷绕成型后不变形。底部贴胶纸防止电芯内的正极片底部与电池外壳接触造成电池短路。

74、将极耳焊接到盖板上采用那些设备? 超声波、对焊机。 75、电池芯电阻要求? 大于20MΩ

76、电池芯的电阻达不到要求怎么办? 返修

77、为何极耳也要贴胶纸?

增加牢固性和防止极耳接触产生短路。 78、电池盖板在使用前需要做那些检验?

外形尺寸、形状、厚度、绝缘怀、密封性、耐腐蚀性、材持等项目的检验。 79、电池盖板所能承受的最大压力是多少? 0.4Mpa

80、如何防止电池漏液?

防止电池漏液应做好以下几方面的工作:

1、 焊接电池外壳与盖帽时,应焊接牢固、密封,焊接无漏焊、虚焊,焊缝无裂缝、裂口等不良。

2、 封口时,大小适当,材质与盖帽材质相同。焊接无裂口、裂缝并且焊接牢固。

3、 盖帽的正极柳接紧密,无间隙,并且绝缘密封垫弹性适当,耐腐蚀,不易老化。

81、如何在现有条件下防止未封口电池在车间吸水? 1、 作业电池应少量多次。缩短电池在空气中暴露时间。

2、 作业完毕的电池及时转送到下一工序。尽量缩短电池在制程中的停滞时间。 82、干燥房的湿度要求? 相对湿度在6%以下。

83、干燥房的湿度对电池的性能有什么影响?

湿度增加使电池芯的吸水量增大,使电池的容量下降,内压增加。 84、如何尽量防止湿气进入干燥房?

少进少出,少开门,干燥房的门不能同时打开。 85、你认为干燥房可以用水擦地板吗? 不可以。

86、电池在注液前需要做那些处理? 涂胶和真空烘烤处理。

87、电池在注液前为何要进行真空烘烤?

尽量除去电芯内的所含的水份和溶剂。 88、电池在注液前为何要称重? 以便准确计算注液量多少。 、电池注液方法?

用手动注液机或自动注液机进行注液操作。 90、如何检验电池是否注满电解液?

用真空抽吸测试,在注液口上用真空吸时,有电解液被抽上表示已满,没有表示没满。

91、电解液中的LiOF6的作用? 导电的电解质。

92、电解液中的LiPF6的浓度? 1mol/L

93、电解液中溶剂的作用? 溶解电解质,使电解质离子化。 94、电解液的电导率范围? 8×10-3Ω-1

95、电导率对电池工作电流的影响?

电导率影响倍率放电率,和电池的内阻,和电池的电压。 96、电池的内阻受那些因素影响?

电解液的电导率,电池的外壳材料性能,极片的导电率及极耳材料的截面积。电池焊接的质量。

97、电池的容量受那些因素影响?

正负极材料的特征的性能及材料的种类、型号和活性物质的量。 正负极活性物质的正确比例。 电解液的浓度和种类。 生产制程过程。

98、你认为如何在电池生过程中控制电池内的水份?

在生产制程中严格控制环境的湿度以及加强电芯的烘烤控制电池的水份。 99、电池在带电时可否用表测量电阻? 可以

100、化成机在化成大容量电池时应该注意什么问题? 注意电池的总功率是否超过化成机的功率。

影响锂离子二次电池循环寿命的因素: 一. 正负极活性材料的物化结构性质的影响 1. 材料在充放电过程中的结构稳定性 2. 活性材料的粒度分布及大小的影响 3. 层状结构的取向性及厚度的影响 4. 电极材料的表面结构和性质的影响 二. 电极涂层粘接强度的影响 1. 胶粘剂的材料选择 2. 胶粘剂的配制

3. 正负极涂料中胶粘剂的用量 4. 选择涂布及辊压工艺

三. 有机电解液体系及SEI膜的形成质量 1. 优化电解液的组成

2. 抑制正极材料与电解液的反应 3. 改善负极材料的表面结构 四. 装配工艺的影响

1. 正负极容量配比对循环性能的影响 2. 卷绕工艺对循环性能的影响 五. 充放电工艺对循环寿命的影响 结语:

总之影响锂离子电池循环寿命的因素很多,有操作过程中的主观因素、环境因素及材料本身、电池体系存在的客观因素。本人参考其他文献从材料及电池体系本身可能存在的问题进行分析,相信对于那些从事改善电池性能特别是循环、安全性领域的技术人员有一定参考价值。

什么因素使电池爆炸?

有很多,我个人认为主要有以下几个因素

1.正负极材料的性质、结构、粒度分布以及正极材料配制成浆料后的PH值(应当6-10最佳)

2.电解液的选用、用量及环境(水份、温度)等 3.隔膜的闭合温度、微孔的大小、孔隙率以及强度等 4.工艺设计方面的正负极容量配比以及电芯的结构等 5.生产过程中极片的质量,生产环境、人为因素等

6.电池在化成时的工艺,分容检测的工艺及设备的可靠性精度等 7.环境因素:温度、外部短路等

当然电池爆炸只会在铝、钢壳电池上面发生,软包装只会着火,聚合物只会发热

要解决动力型锂离子电池的安全问题应该从那几个方面着手?最重要的是哪个方面?

1.正负极材料的选用,尤其是正极.(例如锰酸锂、磷酸铁锂) 2.电解液体系的优化(阻燃、防过充) 3.电芯结构的设计(尤其是考虑温度方面) 4.正负极隔膜的选用 5.外壳的设计(尤其安全阀) 我认为最重要的是正极材料的选用.

化学电源中的基本概念

1,电化学装置:由两个电极和电解质构成。 2,电化学式: 表明活性物质和电解液的组份。 例如:铅酸电池的电化学式:Pb│H2SO4│PbO2 3,电解质:由溶剂和溶质组成。

4,电化当量:当电极上通过单位电量时所析出的物质的重量,或者说为了获得一个单位的电量理论上所需要的活性物质的量。

5,电位:在数值上等于一个单位正电荷从所给电极转移到电位假设为零的电极所做的功,单位用伏特表示。

通常采用25℃的标准氢电极的平衡为零电位。

6,电动势:一般说来,在相互接触的两个具有一定导电性的物相之间常常建立起一定的电位差。而在电池中包含着好多个这样的相,因而存在着一系列的电位差。在开路状态,也即没有电流通过时,电池两个终端相间的电位差就是电动势。 电动势可以用两个电极的平衡电位之差来表示:E=Ф+-Ф-

7,平衡电极电位:在平衡状态下测定的电极对标准氢电极的电极电位就是该电极的平衡电位。

8,标准电极电位 :在25℃下,电极处于氧化剂和还原剂的浓度(更准确的说应该是活度)之比为1的溶液中所表现的平衡电位。

平衡电位的数值与氧化-还原反应各组份的浓度(活度)之间的关系是用能斯特方程式表示的:

φ=φ0+(RT/ηF).[lη(a氧化/a还原)] φ-平衡电极电位 φ0-标准电极电位

R-通用气体常数(焦耳/克分子.度) T-温度0K η-参加反应电子数 F-法拉第常数

a氧化、a还原-氧化剂、还原剂的活度

9,电极的极化:当电流通过电极时,电极电位偏离平衡电极电位的现象称作电极的极化

η=φ实际-φ平衡 ⑴阳极极化 ⑵阴极极化

⑶极化曲线

10,工作电压:工作电压不等于电动势

11,开路电压:电池在断路状态或者说在无负载状态下,正负两极之间的电位差叫开路电压。

单位:伏特(V),毫伏(特)mV,1V=1000mV

12,容量:给定电流或给定条件下电池或活性物质输出电量的大小。容量=电流Х时间

13,理论容量:活性物质的重量除以它的电化学当量(假定活性物质100%参加成流反应)

14,额定容量:指在电池生产工厂规定条件,电池应该给出的最低限度的电容量。 15,设计容量:在电池设计时考虑到各种影响因素后所选用的容量,通常要超过其额定容量的10-20%。

16,比容量:指单位重量或单位体积活性物质或电池实际上所输出的容量。 单位:毫安时/克(mAH/g),(AH/Kg).安时/公斤 17,电流密度:单位面积电极上通过电流的大小。 单位:毫安/平方厘米mA/cm2 安培/平方分米A/dm2

18,比能量:电池或电池组单位重量所输出能量的瓦时数。 单位:瓦时/公斤(Wh/kg)

19,比功率:电池或电池组单位重量体积输出功率的大小。 单位:瓦/公斤(W/kg)或瓦/升(W/L)

20,循环寿命:电池或电池组的电容量降低到保证的数值之前在规定的条件下所进行的充放电循环次数,即为循环寿命。 单位:周期或次

21,放电深度depth-of-discharge(DOD):以百分比表示的放电容量与额定容量之比值

放电容量/额定容量Х100%

22,倍率:又称“速率”指单个(MH/Ni)电池或Cd/Ni电池在1小时内放电到1±0.05V时的容量。(其他电池放电到各自规定的下限电压) 23,活性物质:指能参与电化学反应过程的物质。

24,自放电:电池在存放一定期间后(或在长时间的放电过程中),电池电容量的降低,通常以百分数表示。 PQ=[(Q0-QT)/QT].100%

式中:Q0-新电在规定条件下的容量

QT-在搁置状态下保存T时间(天、月、年„„等)以后的电容量。

25,法拉第定律:通过电极的电量与电极上参加反应的物质量(生成的或消耗的)成正比, Q=KG

G-表示电极上反应的物质量 Q-表示通过电极的电量 K-为比例常数

在电化学中将法拉第定律更简化为:每1法拉第电量通过电极与溶液间的界面时,便析出1克当量的物质;或者说每克当量物质参加电化学反应时,将产生(或消耗)1法拉第电量

★电池的电压

电池两极间的电位差叫电池的电压 1,理论电压

电池电动势在实用电池中也叫理论电压 2,标称电压

一般是认为电池在标准条件下具有的电压值 3,放电电压(负载电压,工作电压) 电池在负载条件下两极间的电压 4,初始电压

指电路闭合后,初始刹间极化效应达到稳定时刻的负载电压 5,开路电压

是电池在开路下的电压,开路电压常等于或小于理论电压。

热力学平衡态也叫动态平衡,此时,电极反应在正反两方向速度相等,此时的电极电位称为平衡电位或可逆电位。

稳定电极电位是一种无电流通过不可逆电池时的电极电位,也称非平衡态电极电位或不可逆电极电位。电池的自发放电造成开路时电极的非平衡状态,此时正反两方向反应速度并不相等,电池是处于一种自腐蚀的非平衡态下的稳定状态

电池的内阻

每个电池都有内阻。

不同类型的电池内阻不同。相同类型的电池,由于内部化学特性的不一致,内阻也不一样。电池的内阻很小,我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。

内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下,内阻小的电池的大电流放电能力强,内阻大的电池放电能力弱。

取个简单的例子:一台老式的使用5号电池的数码相机(例如耗电量很大的CANON 210),使用5号碱性电池供电,可以连续拍几十张相片;但使用5号干电池供电,只能拍上几张就自动关机了,但干电池并不是完全没电;再换上5号可充电镍氢电池,可以拍的相片更多。

在实际测量后我们可以知道:镍氢电池的内阻<碱性电池的内阻<干电池的内阻。此例子说明在大电流放电的应用中,一定要选择内阻较小的电池。

在放电电路的原理图上来说,我们可以把电池和内阻拆开考虑,分为一个完全没有内阻的电池串接上一个阻值很小的电阻。此时如果外接的负载轻,那么分配在这个小电阻上的电压就小,反之如果外接很重的负载,那么分配在这个小电阻上的电压就比较大,就会有一部分功率被消耗在这个内阻上(可能转化为发热,或者是一些复杂的逆向电化学反应)。一个可充电电池出厂时的内阻是比较小的,但经过长期使用后,由于电池内部电解液的枯竭,以及电池内部化学物质活性的降低,这个内阻会逐渐增加,直到内阻大到电池内部的电量无法正常释放出来,此时电池也就“寿终正寝”了。绝大部分老化的电池都是因为内阻过大的原因而造成无使用价值,只好报废。

一、内阻不是一个固定的数值。

麻烦的一点是,电池处于不同的电量状态时,它的内阻值不一样;电池处于不同的使用寿命状态下,它的内阻值也不同。 从技术的角度出发,我们一般把电池的电阻分为两种状态考虑:充电态内阻和放电态内阻。

1、充电态内阻指电池完全充满电时的所测量到的电池内阻。

2、放电态内阻指电池充分放电后(放电到标准的截止电压时)所测量到的电池内阻。 一般情况下放电态的内阻是不稳定的,测量的结果也比正常值高出许多,而充电态内阻相对比较稳定,测量这个数值具有实际的比较意义。因此在电池的测量过程中,我们都以充电态内阻做为测量的标准。 二、内阻无法用一般的方法进行精确测量。

或许大家会说,高中物理课上有教用简单公式+电阻箱计算电池内阻的方法。。。。。但物理课本上教的用电阻箱推算的算法精度太低,只能用于理论的教学,在实际应

用上根本无法采用。 电池的内阻很小,我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合,我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5%以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。 三、目前行业中应用的电池内阻测量方法。

行业应用中,电池内阻的精确测量是通过专用设备来进行的。下面我来说说行业中应用的电池内阻测量方法。 目前行业中应用的电池内阻测量方法主要有以下两种: 1、直流放电内阻测量法。

根据物理公式R=V/I,测试设备让电池在短时间内(一般为2-3秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40A-80A的大电流),测量此时电池两端的电压,并按公式计算出当前的电池内阻。 这种测量方法的精确度较高,控制得当的话,测量精度误差可以控制在0.1%以内。 但此法有明显的不足之处:

(1)只能测量大容量电池或者蓄电池,小容量电池无法在2-3秒钟内负荷40A-80A的大电流;

(2)当电池通过大电流时,电池内部的电极会发生极化现象,产生极化内阻。故测量时间必须很短,否则测出的内阻值误差很大; (3)大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。 2、交流压降内阻测量法。

因为电池实际上等效于一个有源电阻,因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流(目前一般使用1KHZ频率,50mA小电流),然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。 交流压降内阻测量法的电池测量时间极短,一般在100毫秒左右,几乎是一按下测量开关就测完了。呵呵。 这种测量方法的精确度也不错,测量精度误差一般在1%-2%之间。 此法的优缺点:

(1)使用交流压降内阻测量法可以测量几乎所有的电池,包括小容量电池。笔记本电池电芯的内阻测量一般都用这种办法。

(2)交流压降测量法的测量精度很可能会受到纹波电流的影响,同时还有谐波电流干扰的可能。这对测量仪器电路中的抗干扰能力是一个考验。 (3)用此法测量,对电池本身不会有太大的损害。

(4)交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。在某些内阻在线监控的应用中,只能采用直流放电测量法而无法采用交流压降测量法。

关于充电电池不得不说的11个问题 1.认识记忆效应

认识记忆效应电池记忆效应是指电池的可逆失效,即电池失效后可重新回复的性能。记忆效应是指电池长时间经受特定的工作循环后,自动保持这一特定的倾向。这个最早定义在镍镉电池,镍镉的袋式电池不存在记忆效应,烧结式电池有记忆效应。而现在的镍金属氢(俗称镍氢)电池不受这个记忆效应定义的约束。 因为现代镍镉电池工艺的改进,上述的记忆效应已经大幅度的降低,而另外一种现象替换了这个定义,就是镍基电池的\\\\\\\"晶格化\\\\\\\",通常情况,镍镉电池受这两种效应的综合影响,而镍氢电池则只受\\\\\\\"晶格化\\\\\\\"记忆效应的影响,而且影响较镍镉电池的为小。

在实际应用中,消除记忆效应的方法有严格的规范和一个操作流程。操作不当会适得其反。

对于镍镉电池,正常的维护是定期深放电:平均每使用一个月(或30次循环)进行一次深放电(放电到1.0V/每节,老外称之为exercise),平常使用是尽量用光电池或用到关机等手段可以缓解记忆效应的形成,但这个不是exercise,因为仪器(如手机)是不会用到1.0V/每节才关机的,必须要专门的设备或线路来完成这项工作,幸好许多镍氢电池的充电器都带有这个功能。

对于长期没有进行exercise的镍镉电池,会因为记忆效应的累计,无法用exercise进行容量回复,这时则需要更深的放电(老外称recondition),这是一种用很小的电流长时间对电池放电到0.4V每节的一个过程,需要专业的设备进行。 对于镍氢电池,exercise进行的频率大概每三个月一次即可有效的缓解记忆效应。因为镍氢电池的循环寿命远远低于镍镉电池,几乎用不到recondition这个方法。

▲建议1:每次充电以前对电池放电是没有必要,而且是有害的,因为电池的使用寿命无谓的减短了。

▲建议2:用一个电阻接电池的正负极进行放电是不可取的,电流没法控制,容易过放到0V,甚至导致串联电池组的电池极性反转 2.电池需要激活吗

电池需要激活吗回答是电池需要激活,但这不是用户的要做的事。我参观过锂离子电池的生产厂,锂离子电池在出厂以前要经过如下过程:锂离子电池壳灌输电解液——封口——化成,就是恒压充电,然后放电,如此进行几个循环,使电极充分浸润电解液,充分活化,以容量达到要求为止,这个就是激活过程——分容,就是测试电池的容量选取不同性能(容量)的电池进行归类,划分电池的等级,进行容

量匹配等。这样出来的锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。我们大家常用的镍镉电池和镍氢电池也是如此化成激活以后才出厂的。其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态,激活以后再封口,这个工序也只可能有电芯生产厂家来完成了。

这里存在一个问题,就是电池厂出厂的电池到用户手上,这个时间有时会很长,短则1个月,长则半年,这个时候,因为电池电极材料会钝化,所以厂家建议初次使用的电池最好进行3~5次完全充放过程,以便消除电极材料的钝化,达到最大容量。

在2001年颁布的三个关于镍氢。镍镉和锂离子电池的国标中,其初始容量的检测均有明确规定,对电池可以进行5次深充深放,当有一次符合规定时,试验即可停止。这很好的解释了我说的这个现象。

★那么称之为\\\\\\\"第二次激活\\\\\\\"也是可以的,用户初次使用的\\\\\\\"新\\\\\\\"电池尽量进行几次深充放循环。

●然而据我的测试(针对锂离子电池),存储期在1~3个月之内的锂离子电池, 对它进行深充深放的循环处理,其容量提高现象几乎不存在。(我在专题讨论区有关于电池激活的测试报告) 3.前三次要充12小时吗

前三次要充12小时吗这个问题是紧扣上面的电池激活问题的,姑且设出厂的电池到用户手上有电极钝化现象,为了激活电池进行深充深放电循环3次。其实这个问题转化为深充是不是就是要充12个小时的问题。那么我的另一片文章\\\\\\\"论手机电池的充电时间\\\\\\\"已经回答了这个问题。 ★★★答案是不需要充12小时。

早期的手机镍氢电池因为需要补充和涓流充电过程,要达到最完美的充饱状态,可能需要5个小时左右,但是也是不需要12个小时的。而锂离子电池的恒流恒压充电特性更是决定了它的深充电时间无需12个小时。

对于锂离子电池有人会问,既然恒压阶段锂离子电池的电流逐渐减小,是不是当电流小到无穷小的时候才是真正的深充。我曾经画出恒压阶段电流减小对时间的曲线,对它进行多次曲线拟合,发现这个曲线可以用1/x的函数方式接近与零电流,实际测试时因为锂离子电池本身存在的自放电现象,这个零电流是永远不可能到达的。

以600mAh的电池为例,设置截至电流为0.01C(即6mA),它的1C充电时间不超过150分钟,那么设置截至电流为0.001C(即0.6mA),它的充电时间可能为10小时——这个因为仪器精度的问题,已经无法精确获得,但是从0.01C到

0.001C获的容量经计算仅为1.7mAh,以多用的7个多小时来换取这仅仅的千分之三不到的容量是没有任何实际意义的。

何况,还有其它的充电方式,比如脉冲充电方式使锂离子电池来达到4.2V的电压,它根本没有截止最小电流判断阶段,一般150分钟后它就是100%充饱了。许多手机都是用脉冲充电方式的。

有人曾经用手机显示充饱后,再用座充进行充电来确认手机的充饱程度,这个测试方法欠严谨。

首先座充显示绿灯不是检测真正充饱与否的一个依据。

★★检测锂离子电池充饱与否的唯一最终的方法就是测试在不充电(也不放电)状态时的锂离子电池的电压。

所谓恒压阶段电流减小其真正的目的就是逐渐减小在电池内阻上因充电电流而产生的附加电压,当电流小到0.01C,比如6mA,这个电流乘与电池内阻(一般在200毫欧之内)仅为1mV,可以认为这时的电压就是无电流状态的电池电压。 其次,手机的基准电压不一定等于座充的基准电压,手机认为充饱的电池到了座充上,座充却不认为已经充饱,却继续进行充电。 4.充电电池有最佳状态吗

充电电池有最佳状态吗有一种说法就是,充电电池使用得当,会在某一段循环范围出现最佳的状态,就是容量最大。这个要分情况,密封的镍氢电池和镍镉电池,如果使用得当(比如定期的维护,防止记忆效应的产生和累计),一般会在100~200个循环处达到其容量的最大值,比如出厂容量为1000mAh的镍氢电池用了120次循环后,其容量有可能达到1100mAh.几乎所有的日本镍氢电池生产商的技术规格书中描述镍基电池的循环特性的图上我都能看到这样的描述。

★镍基电池有最佳状态,一般在100~200循环次数之间达到其最大容量对于液态锂离子电池,却根本不存在这样一个循环容量的驼峰现象,从锂离子电池出厂到最终电池报废为止,其容量的表现就是用一次少一次。我在对锂离子电池做循环性能的时候也从来没有看到过有容量回升的迹象。 ★锂离子电池没有最佳状态。

值得一提的是,锂离子电池更容易受环境温度的变化而表现不同的性能,在25~40度的环境温度会表现其最好性能,而低温或高温状态,他的性能就大打折扣了。要使你的锂离子电池充分展现它的容量,一定要细心的注意使用环境,防止高低温现象,比如手机放在汽车的前台上,中午的太阳直射很容易就可以使其超过60度,北方的用户的电池待机时间,同等网络情况下,就没有南方的用户长了。 5.真的是充电电流越大,充电越快吗

真的是充电电流越大,充电越快吗\\\"论手机电池的充电时间\\\"一文中已经讲了这个问题,对于恒流充电的镍基电池,可以这么说,而对应锂离子电池,这个是不完全正确的。

★★对于锂离子电池的充电,在一定电流范围内(1.5C~0.5C),提高恒流恒压充电方式的恒流电流值,并不能缩短充饱锂离子电池的时间。 6.直充标的输出电流就等于充电电流吗

直充标的输出电流就等于充电电流吗这就要讨论手机的充电方式了,对于充电管理在手机里面的,设定同样一个直充(实际应称为电源适配器)的输出如:5.3V 600mA

A.充电管理是开关方式(高频脉宽调整PWM方式),这个充电方式,手机并没有完全利用直充的输出能力,直充工作在恒压段,输出5.3V,此时真正的充电电流由手机的充电管理进行调整,而且肯定要小于600mA,一般在300~400mA.这个时候,大家看到的直充的输出电流就不是手机的充电电流。比如motorola的许多直充其输出为5.0V 1A,真正对电池充电的也就用到了500mA足矣,因为手机的电池容量也不过580mAh.★这时直充上标的输出电流就不等于实际充电电流 B.充电管理为脉冲方式的,这个充电方式,手机完全利用了直充的限流电流,就是用了600mA在电池上,这个时候,直充的输出电流就是充电电流了。 当然以上的都是指在锂离子电池的恒流阶段或镍氢电池的充电而言。

如果手机没有充电管理,把充电的管理移到了直充上,比如许多的CDMA手机都是如此,这个就没什么好说的,它的输出写的很明白,比如输出:4.2V 500mA,这个就是锂离子电池恒流恒压两个数据 7.循环充放电一次就是少一次寿命吗

循环充放电一次就是少一次寿命吗循环就是使用,我们是在使用电池,关心的是使用的时间,为了衡量充电电池的到底可以使用多长时间这样一个性能,就规定了循环次数的定义。实际的用户使用千变万化,因为条件不同的试验是没有可比性的,要有比较就必须规范循环寿命的定义。

国标如是规定锂离子电池的循环寿命测试条件及要求:在25度室温条件下以恒流恒压方式1C的充电制度充电150分钟,以恒流1C的放电制度放电到2.75V截止为一次循环。当有一次放电时间小于36分钟时试验结束,循环次数必须大于300次。

解释:A.这个定义规定了循环寿命的测试是以深充深放方式进行的B.规定了循环寿命按照这个模式执行后必须超过300次以后容量仍然有60%以上实际上,不同的循环制度得到的循环次数是截然不同的,比如以上其它的条件不变,仅仅把

4.2V的恒压电压改为4.1V的恒压电压对同一个型号的电池进行循环寿命测试,这样这个电池就已经不是深充方式了,最后测试得到循环寿命次数可以提高近60%.那么如果把截止电压提高到3.9V进行测试,其循环次数应该可以增加数倍。 这个关于循环一次就少一次寿命的说法已经有许多友人进行了讨论,我只是补充说明一下而已,大家在谈论循环次数的时候不能忽视循环的条件,●抛开规则谈论循环次数是没有任何意义的,因为循环次数是检测电池寿命的手段,而不是目的! ▲误区:许多人喜欢把手机锂离子电池用到自动关机再充电。这个完全没有必要。 实际上,用户不可能按照国标测试模式对电池进行使用,没有一个手机会在2.75V才关机,而其放电模式也不是大电流恒流放电,而是GSM的脉冲放电和平时的小电流放电混合的方式。

有另外一种关于循环寿命的衡量方法,就是时间。有专家提出一般民用的锂离子电池的寿命是2~3年,结合实际的情况,比如以60%的容量为寿命的终止,加上锂离子电池的时效作用(参考第9点),用时间来表述循环寿命我认为更为合理。 铅蓄电池的充电机理就类似与锂离子电池,是限流限压方式,使用的方式就是浅充浅放,他的寿命表述就是时间,没有次数,比如10年。

★★★所以,对于锂离子电池,没有必要用到关机再充电,锂离子电池本来就适合用随时充电的方式进行使用,这也是他针对镍氢电池的最大优势之一,请大家善加利用这个特性。 8.电池容量越高越好吗

电池容量越高越好吗不同型号(特别是不同体积)的电池,他的容量越高,提供使用的时间越长。抛开体积和重量的因素,当然容量越高越好。

但是同样的电池型号,标称容量(比如600mAh)也相同,实际测的初始容量不同:比如一个为660mAh,另一个是605mAh,那么660mAh的就比605mAh的好吗。

实际情况可能是容量高的是因为电极材料中多了增加初始容量的东西,而减少了电极稳定用的东西,其结果就是循环使用几十次以后,容量高的电池迅速容量衰竭,而容量低的电池却依然坚挺。许多国内的电芯厂家往往以这个方式来获得高容量的电池。而用户使用半年以后待机时间却是差得一塌糊涂。

民用的那些AA镍氢电池(就是五号电池),一般是1400mAh,却也有标超高容量的(1600mAh),道理也是一样。

★提高容量的代价就是牺牲循环寿命,厂家不在电池材料的改性上下文章,是不可能真正\\\"提高\\\"电池容量的 9.充饱的电池进行存储好吗

充饱的电池进行存储好吗?锂离子电池有一个特性非常不好,就是锂离子电池的时效(或称老化,老外称为aging),就是锂离子电池在存储一段时间后,即使不进行循环使用,其部分容量也会永久的丧失,这是因为锂离子电池的正负极材料从一出厂就已经开始了它的衰竭历程。不同的温度和电池充饱状态,其时效后果不同,以下数据摘自参考文献[1],以容量的百分比形式列出: 存储温度——40%充电状态——100%充电状态

0度——98%(一年以后)——94%(一年以后) 25度——96%(一年以后)——80%(一年以后) 40度——85%(一年以后)——65%(一年以后) 60度——75%(一年以后)——60%(3个月以后)

由此可见,存储温度越高和电池充的越饱,其容量损失就越厉害。所以不推荐长期的保存锂离子电池,反之,厂家应该象对待腐烂的食物一样将其回收。用户要密切留意电池的生产日期。

★如果用户手中有闲置的电池,那么专家推荐的存储条件为充电水平是40%,存储温度低于15度或更低。

而镍氢电池和镍镉电池则几乎不受这个时效作用,长期存储的镍基电池在进行几个深充深放以后就可以恢复其原始容量了 10.座充的绿灯亮了以后在多充一个小时有用吗

座充的绿灯亮了以后在多充一个小时有用吗绿灯只是一个指示,真正充饱与否在于座充对电池充电过程的控制和判断。以4.2V的锂离子电池为例讨论这个问题。 首先是控制,控制对电池的输出是先恒流,后恒压(电流逐渐减小)。 然后是判断,判断电流小于某个电流值时,显示绿灯,因为模数转换的精度和本身的电压精度是受的,座充通常设定这个电流值为50mA,此时显示绿灯,那么电池确实离它真正的充饱还有10%不到(据我所测,现在的锂离子电池以50mA截止充电的话,其容量已经可以达到95%,充电接受能力大大提高)。现在的问题是座充接下去在干什么:A.如果接下去,座充彻底关断充电回路,没有继续进行恒压充电,那么在座充上再放置10个小时也是于事无补。许多的座充设计方案就是这样的,比如TI(德州仪器)的BQ2057系列充电芯片,linear(凌特)的LT1800系列都是如此。

B.座充继续进行恒压充电,并严格控制电压不超出4.2V,无疑再多充一个小时,确实可以增加电池的容量。

C.座充继续充电,但是它的电流控制很糟糕,不小心就使电池超出了4.2V,而且继续往上跑。因为锂离子电池不能吸收任何过充。持续对电池施加电流,就会造

成这个后果,那么过充就发生了。这个当然是设计不好的座充,比如常见的即可充锂离子电池又可充镍氢电池的十几块钱的\\\"蛋充\\\". D.还有一种充电管理芯片,比如maxim(美信)的1679芯片,与许多手机充电管理相同,它采用脉冲方式充电,它在显示绿灯的时候,就是锂离子电池已经100%充饱了,当然再放置一个小时,它也不会过充,显然又是在做无用功。

用户实际上不知道绿灯亮了以后座充到底在干什么,A或B或D,都有可能,座充说明书不写这些东西的。排除不合格的座充,我们其实应该相信合格和原装的座充,绿灯亮着的话,为什么不取下来用呢?这对用户实际没有什么太大的影响,充的不饱又不影响循环寿命(如上第7点所述),95%的容量也是可以接受的。除非有爱好者能深入分析自己的座充到底是以那种方式的在充电,否则我们不妨——★亮绿灯后就取下来用。 11.座充充电比直充饱吗

座充充电比直充饱吗看完了前面的婆婆妈**话,这个问题就是最好回答的了,问题的实质就是充电方式的区别。

★不存在座充一定比直充充的饱的说法,也不存在直充一定比座充充的饱的说法。重要的是它们的充电方式是不是能最快最大的充饱电池

锂离子电池的组成部分 2、负极(1)

在负极材料部分,锂电池的负极材料主要是: A、石墨系碳(graphite) a、天然石墨 b、人工石墨

c、类石墨(如 MCMB , Meso Carbon Micro Beads) B、非石墨碳材(如焦碳系,coke)

由于石墨系的重量能量密度较高且材料本身的结构具有较高的规则性,所以第一次放电的不可逆电容量会较低,另外石墨系负极材料具有平稳工作电压作用,对电子产品的使用和充电器的设计较具优势。而另一种类的焦炭系与碳黑系﹝carbon black﹞的负极材料在第一次充放电反应的不可逆电容量很高,但是此材料可以在较高的C- rate下作充放电,另外此材料的放电曲线较斜,有利于使用电压来监控电池容量的消耗。 锂离子电池的组成部分 2、负极(2)

石墨为层状结构,由碳网平面沿C轴堆积而成,层间距为3.36A。平面碳层由碳原子呈六角形排列并向二维方向延伸,碳层间以弱的范德华力结合,锂嵌在碳层之间

石墨的实际比容量为320—340mAh/g。平均嵌锂电位约为0.1V(VS Li+/Li),第一周充放电效率约为82—84%,循环性能好,且价格低廉(<10元/Kg=。 A、石墨类的制备

①中间相碳微球(Mesophase Carbon Micro Beads, MCMB) 是用煤焦油沥青、石油重质油等在350—500℃温度下加热并经分离、洗涤、干燥和分级等过程制得的平均粒径6-10微米的碳微球,然后于28000C下进行石墨化热处理制得的碳材料。其外形呈球形,晶体结构同石墨基本一致。

MCMB的实际比容量约为310—330mAh/g,平均嵌锂电位约为0.15V(VS Li+/Li),第一周充放电效率约为88%—90%,循环性及大电流性能好,是目前为止最为理想的负极材料,但价格昂贵(约300元/Kg) 锂离子电池的组成部分 2、负极(3) A、石墨类的制备

②气相成长碳纤(Vapor-Grown Carbon Fiber, VGCF)

以碳氢化合物经化学蒸镀(CVD)反应,再用不同温度经热处理而成 锂离子电池的组成部分 2、负极(4) B、非石墨类的制备

①可石墨化碳类 ---- 软碳 主要为焦碳﹝Coke﹞类,可由沥青或煤渣而来 锂离子电池的组成部分 2、负极(5) B、非石墨类的制备

②不可石墨化类 ---- 硬碳(最具发展潜力)

硬碳不易石墨化。是一种与石墨不同的近似非晶结构的碳材料,晶体尺寸较小,通常在几个纳米以下,呈无规则排列,有细微空隙存在,是利用高分子先驱物(polymer precursor),在不同温度下经热解所形成的无次序碳材而得到。其主要特点:嵌锂容量高,一般可达600mAh/g以上。问题: A、第一周充放电效率低,一般不超过60% B、循环性能差

2、负极(6)-锡基金属间化合物及复合物、锡基复合氧化物

Sn与Li能可逆地形成组成为Li4.4Sn的合金,七十年代开始就引起了人们的广泛关注。由于Sn贮锂—脱锂过程体积膨胀超过200%,极易引起电极粉化,导致循环性能迅速衰减。如何稳定材料结构,防止电极粉化是一直以来研究的重点。 近年来,人们发现将Sn均匀的分布在对锂惰性的金属或化合物、复合物中,可较好地缓冲电极的膨胀,抑制电极粉化问题,从而获得比较好的循环性能。 负极(7)-过渡金属氮化物(Li—M—N,M=Co, Ni, Cu等)

Li2.6Co0.4N为层状结构,Li2N形成层面锂嵌入在层间,Co替代部分锂稳定结构。其具有非常高的嵌锂容量(约900 mAh/g),较好的循环性能,较合理的嵌锂电位(平均嵌锂电位0.3V(VS. Li+/Li)) 问题:

A、Li2.6Co0.4N活性高,易与水反映,贮存和使用过程中对环境的要求严格 B、为富锂态,难与正极匹配

负极(8)-金属氧化物—尖晶石型Li[Li1/3Ti5/3]O4 Li4Ti5O12+3 Li+ === Li7Ti5O12

循环性好,充放效率高(不形成SEI膜),安全性好(不存在金属锂的沉积)。 问题:嵌锂—脱锂电位高(1.5V,VS. Li+/Li),比容量低(约150mAh/g),导致电池比能量下降。

应用:电动汽车?与现有锂离子电池相比,安全性好;与镍氢电池相比,比能量高(应可达90—100Wh/Kg)。 3、电解液(1)

第一代电解液:PC + DME + 1M LiPF6 与石墨负极匹配性差,易发生溶剂共嵌入。

第二代电解液:EC + DMC(or DEC) + 1M LiPF6 低温性能差

第三代电解液:EC + DMC(DEC) + EMC + 1M LiPF6 电导率可达10-2S.cm-1,>50%

目前工作大多集中在选择添加剂方面,以提高电池首次充放电效率,提高SEI稳定性。

3、电解液(2)-液态电解质溶液

锂离子电池采用溶有锂盐的非质子有机溶剂为电解液。由于有机电解液参与负极表面SEI膜的形成,因此对电池性能的影响重大。 作为锂离子电池的电解液,需满足以下几个基本条件: ①化学稳定性好,电化学窗口宽 ②电导率高

③与负极材料适配性好,并能形成稳定SEI膜 ④工作温度范围宽(-40—60℃) ⑤价格低廉,材料易得 ⑥无毒,无污染 3、电解液(3) A、溶剂部分

非质子性有机溶剂。为获得尽可能高的电导,常采用二元或多元组分溶剂。 a、碳酸丙烯酯 PC (Propylene Carbonate) b、碳酸乙烯酯 EC (Ethylene Carbonate ) c、碳酸二甲酯 DEC(Dimethyl Carbonate) d、Propiolic Acid 甲酯

e、1,4–丁丙酯 GBL(γ- Butyrolactone) B、溶质部分

a、LiPF6(主要) b、LiBF4 c、LiClO4

d、LiAsF6 e、LiCF3SO3等 锂离子电池的组成部分 3、电解液(4)

A、环状碳酸化合物(cyclic carbonate)

常用 EC(Ethylene Carbonate)及PC(Propylene Carbonate) ①光气法 --- 利用双醇化合物﹝glycol﹞和光气反应 CH2OHCH2OH + COCl2 -------> (CH2O)2CO + 2 HCl ②二氧化碳合成法

CH2OCH2 + CO2 -------> (CH2O)2CO 3、电解液(5) B、链状碳酸化合物

常用DMC(Dimethyl Carbonate)和DEC(Diethyl Carbonate) ①一氧化碳合成法

2CH3OH + CO + 1/2 O2 -------> (CH3O)2CO + H2O ②酯交换法

C2H5OH + (CH3O)2CO -------> CH3OCOOC2H5 + CH3OH 锂离子电池的组成部分

3、电解液(6)-聚和物电解质开发(polymer electrolyte)

① Dry polymer Electrolyte:聚合物掺杂锂盐形成“聚合物—锂离子络合物”。 由于室温锂离子电导率低(约10-8s.cm-1),难以满足应用要求 3、电解液(6)-聚和物电解质开发(polymer electrolyte)

② Plasticized Polymer Electrolyte(塑料化聚合物电解质):采用增塑方法,将有机电解质溶液作为增塑剂加入到聚合物基质材料(如PMMA聚甲基丙烯酸甲酯,PAN聚丙烯腈,PVDF聚偏氟乙烯)形成的网络结构中,并使之固定化。 -聚和物电解质开发(polymer electrolyte)

电导率可达10-4——10-3s.cm-1,已接近液相溶液电导率,能满足实用要求,已进入实际应用(商品化聚合物锂离子电池)。

自Bellcore公司于1994年率先报道聚合物锂离子电池以来,聚合物电解质的开发受到越来越广泛的关注。

目前工作大多集中在进一步提高膜的实用性能(机械性能及电导率)、发展新的制备方法(光、热引发现场聚合)以及揭示导电机理等方面。 4、隔膜

一般的制备方法有延伸法及相分离法两种 A、延伸法

以加热熔融高分子聚合物,透过纺嘴射出后,初步结晶化再经热处理,再结晶,再排列后可以增加强度,最后经延伸并形成多孔 B、分离法

以溶剂处理为第一步,其后为结晶化及多孔化的制作

1.什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少?

自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言,自放电主要受制造工艺,材料,储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言,电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用,BYD常规电池要求储存温度范围为-20~45。电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后,在温度为20度湿度为65%条件下,开路搁置28天,0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标。 与其它充电电池系统相比,含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低,在25下大约为10%/月。

2.什么是电池的内阻怎样测量?

电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值. 交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值.

3.什么是电池的内压电池正常内压一般为多少?

电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料制造工艺,结构等使用过程因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高:

如果复合反应的速度低于分解反应的速度,产生的气体来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高.

4.什么是内压测试? 锂电池内压测试为:(UL标准)

模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓.

具体步骤:将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA ,然后将其放在气压为11.6Kpa,温度为(20+_3)的低压箱中储存6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液.

5.环境温度对电池性能有何影响?

在所有的环境因素中,温度对电池的充放电性能影响最大,在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关,电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降,

电极的反应率也下降,假设电池电压保持恒定,放电电流降低,电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反,即电池输出功率会上升,温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快,传送温度下降,传送减慢,电池充放电性能也会受到影响。但温度太高,超过45,会破坏电池内的化学平衡,导致副反应 6.过充电的控制方法有哪些?

为了防止电池过充,需要对充电终点进行控制,当电池充满时,会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充: 1. 峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点; 2. dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点; 3. T控制:电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大; 4. -V控制:当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值

5. 计时控制:通过设置一定的充电时间来控制充电终点,一般设定要充进130%标称容量所需的时间来控制;

6. TCO控制:考虑电池的安全和特性应当避免高温(高温电池除外)充电,因此当电池温度升高60时应当停止充电

7.什么是过充电对电池性能有何影响?

过充电是指电池经一定充电过程充满电后,再继续充电的行为。

由于在设计时,负极容量比正极容量要高,因此,正极产生的气体透过隔膜纸与负极产生的镉复合。故一般情况下,电池的内压不会有明显升高,但如果充电电流过大,或充电时间过长,产生的氧气来不及被消耗,就可能造成内压升高,电池变形,漏液,等不良现象。同时,其电性能也会显着降低。 8.什么是过放电对电池性能有何影响?

电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,通常根据放电电流来确定放电截止电压。0.2C-2C放电一般设定1.0V/支,3C以上如5C或10C放电设定为0.8V/支,电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大。一般而言,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减。 9.不同容量的电池组合在一起使用会出现什幺问题?

如果将不同容量或新旧电池混在一起使用,有可能出现漏液,零电压等现象。这是由于充电过程中,容量差异导致充电时有些电池被过充,有些电池未充满电,放电时有容量高的电池未放完电,而容量低的则被过放。如此恶性循环,电池受到损害而漏液或低(零)电压。

10.什么是电池的爆炸怎样预防电池爆炸?

电池内的任何部分的固态物质瞬间排出,被推至离电池25cm以上的距离,称为爆炸。判别电池爆炸与否,采用下述条件实验。将一网罩住实验电池,电池居于正中,距网罩任何一边为25cm。网的密度为6-7根/cm,网线采用直径为0.25mm的软铝线,如果实验无固体部分通过网罩,证明该电池未发生爆炸

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