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你了解锂离子电池吗?

日期:2020-12-24    来源:电子工程世界

国际新能源网

2020
12/24
15:40
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关键词: 锂离子电池 燃油汽车 电动汽车

随着社会的快速发展,我们的锂离子电池也在快速发展,那么你知道锂离子电池的详细资料解析吗?接下来我们来详细地了解有关的知识。

伴随着经济全球化的进程和能源需求的不断高涨,寻找新的储能装置已经成为新能源相关领域的关注热点。锂离子电池(LIB)是目前综合性能最好的电池体系,具有高比能量、高循环寿命、体积小、质量轻、无记忆效应、无污染等特点,并迅速发展成为新一代储能电源,用于信息技术、电动车和混合动力车、航空航天等领域的动力支持。

如今电动汽车愈发受到市场青睐,但漫长的充电时间也让人望而却步。传统燃油汽车仅需5分钟即可满油增程500公里,而目前市售最先进的电动汽车则需要“坐等”充电一小时才能达到同样的增程效果。发展具有快速充电能力的大容量锂离子电池一直是电动汽车行业的重要目标。

以石墨或石油焦等炭质嵌锂化合物代替金属锂作为负极,会使电池电压有所下降。但由于它们嵌锂电位较低,可使电压损失减小到最低限度。同时,选择合适的嵌锂化合物作为电池正极,选择适当的电解液体系(决定了锂离子电池组的电化学窗口),可使锂离子电池组具有较高的工作电压(-4V),远高于水溶液体系电池。

目前,全世界的锂离子电池市场规模主要由日本来体现。1995年,日本的锂离子电池的市场规模占全世界锂离子电池市场规模的88.06%。随着便携式电子设备的迅速发展,锂离子电池的市场规模也在不断地扩大。锂离子电池的应用不仅向着小型轻量的小型电器发展,而且也开始向大型电动设备发展。

在锂离子电池中,能量通过锂离子与电极材料的化学反应进出电池,因此电极材料对锂离子的传导能力是决定充电速度的关键;另一方面,单位质量或体积的电极材料容纳锂离子的多少也是一个重要因素。

锂离子电池组采用非水电解液体系,嵌锂炭材料在非水电解液体系中热力学不稳定。在首次充放电过程中因电解液的还原会在炭负极表面形成一层固体电解质中间相((SEI)膜,允许锂离子通过但不允许电子通过,并使不同荷电态的电极电极活性物质处于相对稳定的状态,因此具有较低的自放电率。

锂离子电池是由正负极片、粘结剂、电解液和隔膜等组成。在工业上,厂家主要使用钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料和磷酸亚铁锂等作为锂离子电池的正极材料,以天然石墨和人造石墨作为负极活性物质。聚偏氟己稀(PVDF)是一种广泛使用的正极粘结剂,粘度大,具有良好的化学稳定性和物理性能。工废旧锂离子电池的回收处理过程主要包括预处理、二次处理和深度处理。由于废旧电池中仍残留部分电量,所以预处理过程包括深度放电过程、破碎、物理分选;二次处理的目的在于实现正负极活性材料与基底的完全分离,常用热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法等来实现二者的完全分离;深度处理主要包括浸出和分离提纯2个过程,提取出有价值的金属材料。

生物浸出法的成本低,回收效率高,污染和消耗少,对环境的影响也较小,并且微生物可以重复利用。但是高效微生物菌类培养难,处理周期长,浸出条件的控制等是该方法需要的几大难题。

在使用锂电池中应注意的是,电池放置一段时间后则进入休眠状态,此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活,只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池,恢复正常容量。由于锂电池本身的特性,决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的新锂电池在激活过程中,是不需要特别的方法和设备的。对锂离子电池充电,应使用专用的锂离子电池充电器。锂离子电池充电采用“恒流/恒压”方式,先恒流充电,到接近终止电压时改为恒压充电。

锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。充电量等于充电电流乘以充电时间,在充电控制电压一定的情况下,充电电流越大(充电速度越快),充电电量越小。


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