鉅大LARGE | 點擊量:979次 | 2019年06月29日
鋰離子電池的運用和保護技術
把握鋰離子電池的運用和保護技術,可以延長鋰離子電池的運用壽數(shù)和保持電池的優(yōu)勝功用。
鋰離子電池放電
放電中止電壓:鋰離子電池的額外電壓為3.6V(有的產(chǎn)品為3.7V),中止放電電壓為2.5-2.75V(電池廠給出作業(yè)電壓規(guī)劃或給出中止放電電壓,各參數(shù)略有不同)。電池的放電中止電壓不應小于2.5(n是串聯(lián)的
電池數(shù)),低于中止放電電壓持續(xù)放電稱為過放,過放會使電池壽數(shù)縮短,嚴峻時會導致電池失效。電池不用時,應將電池充電到保有20%的電容量,再進行防潮包裝保存,3~6個月檢測電壓1次,并進行充電,保證電池電壓在安全電壓值(3V以上)規(guī)劃內(nèi)。
放電電流:鋰離子電池不適合用作大電流放電,過大電流放電時內(nèi)部會發(fā)生較高的溫度而損耗能量,減少
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
放電時間,若電池中無保護元件還會發(fā)生過熱而損壞電池。因此電池出產(chǎn)工廠給出最大放電電流,在運用中不能超過產(chǎn)品特性表中給出的最大放電電流。
放電溫度:不同溫度下的放電曲線是不同的。在不同溫度下,鋰離子電池的放電電壓及放電時間也不同,
電池應在-20℃到+60℃溫度規(guī)劃內(nèi)進行放電(作業(yè))。
鋰離子電池充電
在運用鋰電池中應留意的是,電池放置一段時間后則進入休眠情況,此刻容量低于正常值,運用時間亦隨之縮短。但鋰電池很簡單激活,只要通過3—5次正常的充放電循環(huán)就可激活電池,恢復正常容量。由于鋰電池自身的特性,抉擇了它幾乎沒有回想效應。因此用戶手機中的新鋰電池在激活進程中,是不需要特別的辦法和設備的。
對鋰離子電池充電,應運用專用的鋰離子電池充電器。鋰離子電池充電采用“恒流/恒壓”辦法,先恒流充電,到靠近中止電壓時改為恒壓充電。如一種800mA.h容量的電池,其間止充電電壓為4.2V。電池以
800mA(充電率為1C)恒流充電,開始時電池電壓以較大的斜率上升,當電池電壓靠近4.2V時,改成
4.2V恒壓充電,鋰電池電流漸降,電壓改變不大,到充電電流降為1/10C(約80mA)時,以為靠近充
滿,可以中止充電(有的充電器到10C后啟動定時器,過必定時間后完畢充電)。不能用充鎳鎘電池的充
電器(充三節(jié)鎳鎘電池的)來充鋰離子電池(雖然額外電壓相同,都是3.6V),由于充電辦法不同,簡單構成過充。
充電電壓:布滿電時的中止充電電壓與電池負極材料有關,焦炭為4.1V,而石墨為4.2V,一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。在充電時應留意4.1V的電池不能用4.2V的充電器充電,否則會有過充危險
(4.1V與4.2V的充電器所用的充電器IC不同)。鋰離子電池對充電的要求是很高的,它要求精細的充電電路以保證充電的安全。中止充電電壓精度允差為額外值的±1%(例如,充4.2V的鋰離子電池,其允差為
±0.042V),過壓充電會構成鋰離子電池永久性損壞。
充電電流:鋰離子電池充電電流應根據(jù)電池出產(chǎn)廠的主張,并要求有限流電路防止發(fā)生過流(過熱)。一般常用的充電率為0.25~1C,舉薦的充電電流為0.5C(C是電池的容量,如標稱容量1500mA.h的電池,
充電電流0.5*1500=750mA)。在大電流充電時往往要檢測電池溫度,以防止因過熱而損壞電池或發(fā)生爆炸。
充電溫度:對電池充電時,其環(huán)境溫度不能超過產(chǎn)品特性表中所列的溫度規(guī)劃。電池應在0~45℃溫度范
圍內(nèi)進行充電,遠離高溫(高于60℃)和低溫(-20℃)環(huán)境。
鋰離子電池在充電或放電進程中若發(fā)生過充、過放或過流時,會構成電池的損壞或降低運用壽數(shù)。為此開
發(fā)出各種保護元件及由保護IC組成的保護電路,它安裝在電池或電池組中,使電池獲得完善的保護??墒?/p>
在運用中應盡或許防止過充電及過放電。例如,手機電池在充電進程中,快布滿時應及時與充電器進行分
離。放電深度淺時,循環(huán)壽數(shù)會明顯提高。因此在運用時,不要比及手機上呈現(xiàn)電池不足的信號時才去充
電,更不要在呈現(xiàn)此信號時持續(xù)運用,雖然呈現(xiàn)此信號時還有一部分殘余容量可供運用。
儲存和運送
鋰離子電池可儲存在溫度為-5~35℃,相對濕度不大于75%的清潔、枯燥、通風的環(huán)境中,應防止與腐蝕
性物質(zhì)接觸,遠離火源及熱源,不要置于陽光直射的當?shù)?,不能隨意拆開電池。電池若長時間儲存,電池電
量應保持標稱容量的30%~50%,舉薦儲存的電池每6個月充電一次。
電池應包裝成箱進行運送,在運送進程中應防止劇烈振動、碰擊或揉捏,防止日曬雨淋,可運用汽
車、火車、輪船、飛機等交通工具進行運送。
短路
關于鋰離子電池的安全問題,請各位朋友重視。鋰離子電池在充電進程中很簡單發(fā)生短路情況。
雖然大多數(shù)鋰離子電池都帶有防短路的保護電路,還有防爆線。但許多情況下,這個電路在各種情況下,
不必定會起效果。防爆線能起的效果也很有限。
過充
一切的鋰離子電池,包括聚合物鋰離子電池、鋰鐵電池等等,都非常害怕過充。
鋰離子電池假設充電時間過長,發(fā)生的爆炸的或許性就會加大。
鋰的化學性質(zhì)非?;顫?,很簡單燃燒,當電池充放電時,電池內(nèi)部持續(xù)升溫,活化進程中所發(fā)生的氣體膨
脹,使電池內(nèi)壓加大。壓力抵達必定程度,如外殼有傷痕,即會破裂,引起漏液、起火,甚至爆炸。
所以,我們在運用鋰離子電池的時候要非常留意安全。
充電
充電是電池重復運用的重要進程,鋰離子電池的充電進程分為兩個階段:恒流快充階段和恒壓電流遞減階
段。恒流快充階段,電池電壓逐漸升高到電池的規(guī)范電壓,隨后在操控芯片下轉入恒壓階段,電壓不再升
高以保證不會過充,電流則跟著電池電量的上升逐漸減弱到設定的值,而最終完結充電。電量計算芯片通
過記錄放電曲線可以抽樣計算出電池的電量。鋰離子電池在屢次運用后,放電曲線會發(fā)生改變,鋰離子電
池雖然不存在回想效應,可是充、放電不妥會嚴峻影響電池功用。
充電留意事項
鋰離子電池過度充放電會對正負極構成永久性損壞。過度放電導致負極碳片層結構呈現(xiàn)陷落,而陷落會造
成充電進程中鋰離子無法刺進;過度充電使過多的鋰離子嵌入負極碳結構,而構成其間部分鋰離子再也無
法釋放出來。
充電量等于充電電流乘以充電時間,在充電操控電壓必定的情況下,充電電流越大(充電速度越快),充
電電量越小。電池充電速度過快和中止電壓操控點不妥,同樣會構成電池容量不足,實踐是電池的部分電
極活性物質(zhì)沒有得到充沛反響就中止充電,這種充電不足的現(xiàn)象跟著循環(huán)次數(shù)的添加而加劇。
放電
第一次充放電,假設時間能較長(一般3--4小時滿足),那么可以使電極盡或許多的抵達最高氧化態(tài)(足夠
電),放電(或運用)時則強制放到規(guī)定的電壓、或直至自動關機,如此能激活電池運用容量。
但在鋰離子電池的平常運用中,不需要如此操作,可以隨時根據(jù)需要充電,充電時既不必要必定布滿電為
止,也不需要先放電。象初次充放電那樣的操作,只需要每隔3--4個月進行接連的1--2次即可。
內(nèi)短路保護
鋰離子電池由于材料系統(tǒng)及制成工藝等諸多方面要素的影響,存在發(fā)生內(nèi)短路的危險。雖然鋰離子電池在
出廠時都現(xiàn)已通過嚴格的老化及自放電挑選,但由于進程失效及其他不可預知的運用要素影響,依然存在
必定的失效概率導致運用進程中呈現(xiàn)內(nèi)短路。關于動力電池,其電池組中鋰離子電池多達幾百節(jié)甚至上萬
節(jié),大大擴展了電池組發(fā)生內(nèi)短的概率。由于動力電池組內(nèi)部所蘊含的能量極大,內(nèi)短路的發(fā)生極易誘發(fā)
惡性事故,導致人員傷亡和財產(chǎn)損失。
關于并聯(lián)的鋰離子動力電池模組,當其間一節(jié)或幾節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短時,電池模組中的其他電池會對其放
電,電池組的能量會使內(nèi)短電池溫度急速升高,極易誘發(fā)熱失控,最終導致電池起火爆炸。
慣例的溫度勘探在電池升溫時,雖然可以告知IC堵截主回路,但無法阻止并聯(lián)電池模組內(nèi)部的持續(xù)放電,
而且由于主回路堵截,電池模組一切的能量都集中于內(nèi)短路電池,反而添加了熱失控發(fā)生的幾率。
志向的方案是,在發(fā)現(xiàn)某節(jié)電池發(fā)生內(nèi)短而升溫時,可以堵截該節(jié)電池與模組中其他電池的銜接回路。如
圖2所示,在單節(jié)電池上組裝TEPPTC或許MHP-TA系列產(chǎn)品,當內(nèi)短路發(fā)生時TE保護器件可以有效地阻斷
內(nèi)短路電池與模組內(nèi)其他電池的聯(lián)絡,防止惡性事故的發(fā)生。關于單體電池數(shù)量大的動力電池組,配組時
對電池及器件內(nèi)阻共同性要求較高,而MHP-TA由于其內(nèi)部雙金屬結構,器件電阻的共同性非常好,可以極
大地滿足關于電池內(nèi)阻的要求。
鋰離子動力電池的系統(tǒng)組成及實踐路況雜亂,被動器件的防護是必不可少的。
鋰電池長處
1)電壓高
單體電池的作業(yè)電壓高達3.7-3.8V(磷酸鐵鋰的是3.2V),是Ni-Cd、Ni-MH電池的3倍。
2)比能量大
能抵達的實踐比能量為555Wh/kg左右,即材料能抵達150mAh/g以上的比容量(3--4倍于Ni-Cd,2--3
倍于Ni-MH),已靠近于其理論值的約88%。
3)循環(huán)壽數(shù)長
一般均可抵達500次以上,甚至1000次以上,磷酸鐵鋰的可以抵達2000次以上。關于小電流放電的電器,電
池的運用期限,將倍增電器的競爭力。
4)安全功用好
無公害,無回想效應.作為Li-ion前身
新型鋰離子電池
的鋰電池,因金屬鋰易構成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應用領域:Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的
元素:部分工藝(如燒結式)的Ni-Cd電池存在的一大弊端為“回想效應”,嚴峻束縛電池的運用,但Liion根本不存在這方面的問題。
5)自放電小
室溫下布滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni-MH的30-
35%。
6)快速充電
1C充電30分鐘容量可以抵達標稱容量的80%以上,磷鐵電池可以抵達10分鐘充電到標稱容量的90%。
7)作業(yè)溫度
作業(yè)溫度為-25~45°C,跟著電解液和正極的改進,希望能擴寬到-40~70°C。
鋰電池缺點
1)衰老
與其它充電電池不同,鋰離子電池的容量會緩慢衰退,與運用次數(shù)有關,也與溫度有關。這種衰退的現(xiàn)象
可以用容量減小表明,也可以用內(nèi)阻升高表明。
由于與溫度有關,所以在作業(yè)電流高的電子產(chǎn)品更簡單表現(xiàn)。用鈦酸鋰替代石墨好像可以延長壽數(shù)。儲存
溫度與容量永久損失速度的聯(lián)系:
2)收回率
大約有1%的出廠新品因種種原因需要收回。
3)不耐受過充
過充電時,過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中,無法再釋放,可導致電池壽數(shù)短。
4)不耐受過放
過放電時,電極脫嵌過多鋰離子,可導致晶格坍塌,然后縮短壽數(shù)。
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