電池的分類及鋰電池的基本特性

電池的分類及鋰電池的基本特性1：電池發(fā)展史

1600年Gilbert（美國）建立對電池的研究基礎(chǔ)。1791年Gavani（意大利）提出“動物電”學(xué)說。

1800年Volta（意大利）制成了聞名當(dāng)且沿襲至今的“”并介紹鋅銀電池堆。

1859年P(guān)lante（英國）發(fā)明鉛酸電池

1870年采用西門子發(fā)電機(jī)將鉛酸電池改為二次電池。

1898年Jungner（瑞典）發(fā)明Cd-Ni堿性蓄電池。

1900年Jungner（瑞典）堿性Zｎ-MnO2電池研制成功。

1901年Jungner（瑞典）與Edison（美國）合作發(fā)明Fe-Ni堿性蓄電池。

1901年Michaelowski（俄羅斯）發(fā)明Zｎ-Ni電池。

1930年Drumm（愛爾蘭）首先制備出實(shí)用的Zｎ-Ni電池。

1932年Ackermann（德國）發(fā)明了燒結(jié)式電極板。

1939年~1941A.H.ФPYMKUH研制成第一只實(shí)用型“氫－氧燃料電池”。

1947年Neumann（法國）成功研制成密封式Cd-Ni電池。

1950年前蘇聯(lián)、法、德

燒結(jié)式開口Cd-Ni電池開始生產(chǎn)、堿性MnO2電池商品化。

1960’S美、前蘇聯(lián)

研制成氫-鎳電池。

1970’S（美國）Li-SOCL2、Li-SO2在美國軍事及宇宙飛船上應(yīng)用。

1984LaNi5合金在充放電過程中的容量衰減問題，拉開了MH-Ni電池開發(fā)熱潮。

19901992年商品化。

1994年（美國）美國Bellcore

2：電池分類

⑴化學(xué)電池：將物質(zhì)的化學(xué)能通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置。

⑵物理電源：在一定條件下實(shí)現(xiàn)能量直接轉(zhuǎn)化的物理器件。包括太陽能電池、光-化學(xué)-電、光-熱-電及溫差發(fā)電機(jī)等能量轉(zhuǎn)化器件。

⑶燃料電池：將燃料（和氧化劑）的化學(xué)能連續(xù)性轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置?；瘜W(xué)電池的分類：

①按被充電能力分：一次電池、氧化銀，鋅錳電池，AAA，AA，2號電池等；手表，計(jì)算器中鈕扣，碘化鋰電池等，二次電池（可再生電池）NI-MH，NI-Cd，LI-IONLi-polymer

②按電解質(zhì)分：酸性電池：Pb-Acid鉛酸電池等電動自行車，汽車，摩托蓄電池

堿性電池：Zn-Ag、Zn-Hg、Zn-Ni、Cd-Ni、MH-Ni……常見有AA，AAA，2號等

固體電解質(zhì)電池：Li-I2、Li-AgRbI2……

非水電解質(zhì)電池：鋰一次電池、鋰二次電池、鋰離子電池……

③貯備電池：電池活化之前，其關(guān)鍵組份與其他部分隔開：Mg電池系列，熱電池，Li/SoCl2

④燃料電池：質(zhì)子交換膜，固體氧化物，熔融硫酸鹽，甲醇等5，傳說的核動力電池鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)釋放的核能叫做核裂變能。這種20世紀(jì)出現(xiàn)的新能源，目前已占人類總能源消費(fèi)量的6%。核能的和平利用，對于緩解能源短缺、減輕環(huán)境污染都具有重要意義。常用作原子電池中的放射性物質(zhì)有钚238、钷147、鍶90等。這種電池的突出特點(diǎn)是：壽命長、重量輕、不受外界環(huán)境影響、運(yùn)行可靠。主要用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船、海上的航標(biāo)與游動氣象浮標(biāo)，以及無人燈塔之中?，F(xiàn)在也把原子電池作為人工心臟起搏器的電源，在醫(yī)療方面得到了應(yīng)用。1978年原蘇聯(lián)的帶有核裝置的宇宙-954衛(wèi)星掉在了加拿大北部的土地上；1996年11月俄羅斯發(fā)射的火星-96探測器失敗，由于探測器上載有的4塊核電池共含200g放射性元素钚，所以在其墜落位置尚未確定前，曾一度使澳大利亞處于全國高度戒備狀態(tài)。超微型核電池，待機(jī)時(shí)間可以長達(dá)10年，雖然現(xiàn)在沒有人可以驗(yàn)證是否屬實(shí)，但是我們相信在目前沒有任何手機(jī)可以媲美。鈾（uranium）239核彈材料3：電池的常用標(biāo)準(zhǔn)

電池的常用標(biāo)準(zhǔn)

IEC標(biāo)準(zhǔn)即國際電工委員會（InternationalElectricalCommission），是由各國電工委員會組成的世界性標(biāo)準(zhǔn)化組織，其目的是為了促進(jìn)世界電工電子領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。其中關(guān)于鎳鎘電池的標(biāo)準(zhǔn)為IEC285，關(guān)于鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)是IEC61436，鋰離子電池目前IEC標(biāo)準(zhǔn)，一般電池行業(yè)依據(jù)的是SANYO或Panasonic的標(biāo)準(zhǔn)。

電池常用IEC標(biāo)準(zhǔn)有鎳鎘電池的標(biāo)準(zhǔn)為IEC602851999;鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)為IEC614361998.1;

鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)為IEC619602000.11。

電池常用國家標(biāo)準(zhǔn)有鎳鎘電池的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T11013_1996GB/T18289_2000;鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T15100_1994GB/T18288_2000;

鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T10077_1998YD/T998_1999,GB/T18287_2000。

另外電池常用標(biāo)準(zhǔn)也有日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISC關(guān)于電池的標(biāo)準(zhǔn)及SANYOPANASONIC公司制定的關(guān)于電池企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

電池有正負(fù)極之分通常采用電池或電池組在不同條件下得實(shí)際充放電曲線來描述，并可派生出：

電池輸出總能量：

電池平均輸出功率：

電池的質(zhì)量比能量：E/m

電池的體積比能量：E/V

電池的平均質(zhì)量比功率：

電池的平均體積比功率：

應(yīng)該指出，表征電池特性的放電曲線是隨著電池本身狀態(tài)及外部放電條件的變化而變化的

電池本身狀態(tài)：

體系選擇

4：電池的特性5：鋰離子電池原理及工藝流程

一、

原理

1.0正極構(gòu)造

LiCoO2(鈷酸鋰)+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體（鋁箔）

正極

2.0負(fù)極構(gòu)造

石墨+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+增稠劑(CMC)+粘結(jié)劑(SBR)+集流體（銅箔）

負(fù)極

3.0工作原理

3.1充電過程

如上圖一個(gè)電源給電池充電,此時(shí)正極上的電子e從通過外部電路跑到負(fù)極上,正鋰離子Li+從正極“跳進(jìn)”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達(dá)負(fù)極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。

正極上發(fā)生的反應(yīng)為

LiCoO2=充電=Li1-xCoO2+Xli++Xe(電子)

負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為

6C+XLi++Xe=====LixC6

3.2電池放電過程

放電有恒流放電和恒阻放電，恒流放電其實(shí)是在外電路加一個(gè)可以隨電壓變化而變化的可變電阻，恒阻放電的實(shí)質(zhì)都是在電池正負(fù)極加一個(gè)電阻讓電子通過。由此可知，只要負(fù)極上的電子不能從負(fù)極跑到正極，電池就不會放電。電子和Li+都是同時(shí)行動的，方向相同但路不同，放電時(shí)，電子從負(fù)極經(jīng)過電子導(dǎo)體跑到正極，鋰離子Li+從負(fù)極“跳進(jìn)”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達(dá)正極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。

6：

電池不良項(xiàng)目及成因：

1.容量低2.內(nèi)阻高3.電壓低4.超厚5.成因有以下幾點(diǎn)6.爆炸7.短路8.斷路

鋰離子電池對使用條件的要求也比較特殊，它要求將電壓控制在2.5~4.2V/單體。如果使用時(shí)電壓太低，會降低電池的使用壽命，充電時(shí)電壓過高可能會引起爆裂。所以鋰離子電池不能單獨(dú)使用，必須配上電子保護(hù)線路以保證它工作在允許的范圍之內(nèi)，這樣才能保證鋰離子電池的安全性并有效的延長使用壽命。

由于鋰離子電池的特殊性，它對充電器的要求也相當(dāng)高，鋰離子電池最理想的充電方式為恒流恒壓方式，先以恒流充電至4.2V/單體，然后轉(zhuǎn)為恒壓充電。當(dāng)電流小到一定程度后充電結(jié)束。鋰離子電池對充電器的電壓精度要求較高。電壓少于額定（4.2V）0.1V就會導(dǎo)致充電不足，約少充15%左右的電量。電壓超過額定（4.2V）0.1V又會引起過充，影響電池的安全性能。根據(jù)鋰電池的特點(diǎn)，要大量應(yīng)用在各個(gè)不同的地方。又要保證使用者的人身和設(shè)備安全。因此必須采用保護(hù)電路以達(dá)到兩者之間要求。7：鋰電池保護(hù)的重要性：

8：鋰電池保護(hù)板原理

下圖為采用S8261保護(hù)IC典型應(yīng)用線路：

S8261IC內(nèi)部框圖：

9：鋰電池串并聯(lián)特性

1）電池粒的串并聯(lián)特性電池粒串聯(lián)時(shí)，電池電壓不相等時(shí)，會出現(xiàn)電池使用時(shí)間縮短。因?yàn)殡姵貢崆斑M(jìn)入過充和過放電保護(hù)。電壓相等，但電池粒的容量不同，經(jīng)過充放電循環(huán)也會出現(xiàn)電壓不一致，因?yàn)槌浞烹姷那€不一致導(dǎo)致。因而是嚴(yán)禁的。2）當(dāng)電池包容量的計(jì)算容量的單位：毫安時(shí)（mAh）串聯(lián)的容