2023 01月14日
作者: 小白哥
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锂电池介绍

1.锂电池充放电原理

锂离子电池的正极材料是氧化钴锂等,负极材料是碳材,并用一种非常精巧并且渗透性很强的聚乙烯薄膜隔绝材料将正负极隔开。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入和迁出来实现电池的充放电过程。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,到达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。同样道理,当对电池进行放电(即使用电池的过程)时,嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。

在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。如果把锂离子电池形象的比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两级,而锂离子就在摇椅的两端来回奔跑。所以专家们给锂离子电池取了一个名字:摇椅式电池(Rocking Chair Batteries),简称RCB。

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一般锂离子电池的负极由碳(C)材料构成,正极由锂金属氧化物(LiMO2)构成,主要的化学反应为:

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2.锂电池的特点

(1)高能量密度(120wh/kg 以上)

能量密度即单位重量提供的能量,说得简单点,即同样重的电池所提供的能量。锂离子电池能量密度较以前的电池要高得多,因此,锂离子电池要轻便得多。

(2)电池寿命长

锂离子电池的寿命达500~1000次,即使大功率,高频度地使用,其寿命亦大大高于镍镉、镍氢电池,而且由于锂离子电池没有记忆效应,可随时补充,电池效能能充分发挥,而原先的镍镉、镍氢电池经常会有使用了一半而不得不放电再充的现象,其实际使用次数大打折扣。

(3)锂离子电池的单体额定电压较高

锂离子电池的工作电压相当于镍镉及镍氢电池的3倍,而我们通常所使用的摄像机电池正是由多节电池串联而成,以NP型摄像机电池为例,若采用镍镉或镍氢电池需要11~12节串联,而锂离子电池只需4节就可以,可见锂电池的使用大大减少了串接电池的数量,从而减轻了整块电池的重量。

(4)具备高功率承受力

具有大电流工作特性,能提供持续的高品质的电能,充分满足摄像设备各相关负载功率的要求,表现出很好的恒压源特性并可快速完成充放电过程。同时,锂离子电池组都还内置了智能保护电路,对电压,电流,温度随时监测,大大提高了电池的安全性。

(5)较低的自放电率

自放电率指电池如果放置不用的话,自动放电的多少。镍氢电池的自放电率每月达60%,镍镉为30%,而锂离子电池只有6%~8%。

(6)锂离子电池不含任何汞、镉等有毒元素,是真正的绿色环保电池。

3.锂电池快充的基本原理

充电速率C可以表示为:

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比如说,电池容量为1000mAh,充电速率为1C,那么充电的电流就为1A。

锂电池的充电过程可分为:涓流充电(TC),恒流充电(CC),恒压充电(CV),充电终止(CT)四个阶段。如下图所示。

6.png

涓流充电可以理解为低压预充,因为这一阶段电池处于电量低的情况,此时用速率较低充电速度对电池进行充电。首先检测电池电压,若小于3V,则采用最大速率为0.1C的恒定电流对电池充电。

恒流充电是当电池已经充电一定时间,此时电量已经有一定积累。那么充电电源提供一个恒定的充电电流给电池充电,经过一段时间后,电池开始恒压充电。恒压充电即保持充电电压不变,充电电流开始减小。

充电终止阶段是针对锂电池存在的,如果在恒压阶段结束后接着对锂电池涓流充电会导致极板损耗。极板损耗会严重影响锂电池的寿命。






  

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