Introduzione alla conoscenza di base delle celle della batteria al litio

1, composizione di celle a batteria al litio

1. Materiale dell'elettrodo positivo: composti di litio come ossido di cobalto di litio (LICOO ₂), ossido di manganese al litio (Limn ₂ o ₄), fosfato di ferro al litio (Lifepo ₄) e materiali ternari (Linixcoymnzo ₂) sono usati. Diversi materiali per elettrodi positivi hanno caratteristiche di prestazione diverse. Ad esempio, l'ossido di cobalto di litio ha un'alta densità di energia ma una sicurezza relativamente bassa, mentre il fosfato di ferro al litio ha un'alta sicurezza e una lunga durata della vita ma una densità di energia relativamente bassa.

2. Materiale elettrodo negativo: generalmente realizzato in materiali in carbonio come grafite, la sua funzione è quella di conservare gli ioni di litio durante la ricarica e il rilascio di ioni di litio durante lo scarico. I materiali di elettrodo negativi includono anche microsfere di carbonio in fase intermedia, titanato di litio, ecc.

3. Diaframma: un film polimerico poroso che serve a isolare gli elettrodi positivi e negativi, prevenire cortocircuiti e consentire agli ioni di litio di passare attraverso. Il materiale del diaframma è di solito una membrana porosa poliolefina.

4. Elettrolita: composto principalmente da sali di litio (come il lipfosfato lipf ₆) e solventi organici di litio, responsabili della conduzione di ioni di litio tra elettrodi positivi e negativi. L'elettrolita può essere liquido o gel.

5. Shell: il guscio della batteria può essere realizzato in acciaio, alluminio, ferro nichelato o pellicola di plastica in alluminio. Il guscio include anche un cappuccio per la batteria, che funge da uscita per gli elettrodi positivi e negativi.

 

2, il principio di lavoro delle celle della batteria al litio

Durante la carica, gli ioni di litio vengono rilasciati dal materiale dell'elettrodo positivo, passano attraverso l'elettrolita attraverso il separatore e incorporati nel materiale dell'elettrodo negativo; Durante la scarica, gli ioni di litio vengono rilasciati dal materiale dell'elettrodo negativo, passano attraverso l'elettrolita attraverso il separatore e tornano al materiale dell'elettrodo positivo, generando corrente in questo processo.

 

3, Classificazione delle celle della batteria al litio

 

1. Classificato per aspetto: batteria al litio quadrato, batteria cilindrica di litio, batteria al litio del pacchetto morbido;

2. Classificato da materiali di outsourcing: batterie al litio in guscio di alluminio, batterie al litio a guscio di acciaio e batterie a pacco morbido;

3. Classificato da materiale elettrodo positivo: ossido di cobalto di litio (LICOO2), ossido di manganese al litio (Limn2O4), litio ternario (Linixcoymnzo2), fosfato di ferro al litio (LifePO4);

4. Classificato dallo stato di elettroliti: batterie agli ioni di litio (Lib) e batterie polimeriche (PLB);

5. Classificato per scopo: batterie ordinarie e batterie di alimentazione.

6. Classificate dalle caratteristiche delle prestazioni: batterie ad alta capacità, batterie ad alta velocità, batterie ad alta temperatura, batterie a bassa temperatura, ecc.

 

4, Caratteristiche delle celle della batteria al litio

1.

2. Lunga durata del ciclo: dopo più cicli di carica e scarica, può comunque mantenere buone prestazioni, raggiungendo generalmente centinaia o addirittura migliaia di cicli.

3. Bassa velocità di auto -scarico: quando non in uso, la velocità di auto -scarico è lenta e può mantenere la potenza per molto tempo.

4. Protezione ambientale: non contiene metalli pesanti come mercurio e cadmio ed è relativamente rispettoso dell'ambiente.

 

5, spiegazione di termini comuni

1. Capacità

Si riferisce alla quantità di elettricità che può essere ottenuta dal litio in una batteria in determinate condizioni di scarico. La formula per la capacità della batteria è q=i * t, misurata in Coulombs. L'unità di capacità di una batteria è specificata come AH (Ampere Hour) o MAH (milliampere Hour), il che significa che una batteria da 1 ah può essere scaricata per 1 ora con una corrente di 1a quando è completamente carica.

In precedenza, la batteria dei vecchi telefoni di Nokia (come Bl -5 C) era di solito 500 mAh. Al giorno d'oggi, la batteria di smartphone è 800-1900 mah, le biciclette elettriche sono generalmente 10-20 ah, e le auto elettriche sono generalmente 20-200 ah.

2. Tasso di carica/tasso di scarico

Rappresenta la quantità di corrente utilizzata per la ricarica e lo scarico, di solito calcolato come multiplo della capacità nominale della batteria, comunemente indicata come diversi gradi Celsius. Per una batteria con una capacità di 15 0 0MAH, 1C è specificato come 1500 mAh. Se scaricato a 2c, viene scaricato con una corrente di 3000Ma e caricata e scaricata a 0,1 ° C, viene caricato e scaricato con una corrente di 150 mA.

3. Tensione (OCV: Tensione del circuito aperto)

La tensione di una batteria si riferisce generalmente alla tensione nominale (nota anche come tensione nominale) di una batteria al litio. La tensione nominale di una batteria al litio normale è generalmente 3,7 V e ci riferiamo anche al suo plateau di tensione come 3,7 V.

Quando la batteria ha una capacità del 20 ~ 80%, la tensione è concentrata a circa 3,6 V (3,6 ~ 3,9 V) e se la capacità è troppo alta o troppo bassa, la tensione cambia notevolmente.

4. Energia/potenza

L'energia (e) che una batteria può rilasciare quando scaricata su un determinato standard viene misurata in WH (WATT ORE) o KWH (ore di kilowatt), con 1kWh =1 kWh.

E=u*i*t, è anche uguale a moltiplicare la tensione della batteria per la capacità della batteria

La formula per potenza è, p=u*i=e/t, indica la quantità di energia che può essere rilasciata per unità di tempo. L'unità è W (Watts) o KW (chilowatt). Una batteria con una capacità di 1500 mAh ha in genere una tensione nominale di 3,7 V, corrispondente a un'energia di 5,55W.

5. Resistenza

A causa del fatto che la ricarica e lo scarico non possono essere equivalenti a una fonte di energia ideale, c'è una certa resistenza interna. La resistenza interna consuma energia, ovviamente, minore è la resistenza interna, meglio è.

L'unità di resistenza interna della batteria è milliohms (M ω).

La resistenza interna di una batteria tipica è composta da resistenza ohmica e resistenza di polarizzazione e l'entità della resistenza interna è influenzata dal materiale, dal processo di produzione e dalla struttura della batteria.

6. Life cicla

La ricarica e lo scarico di una batteria una volta è chiamata ciclo e la durata del ciclo è un indicatore importante per misurare le prestazioni della durata della batteria.

Lo standard IEC stabilisce che le batterie al litio del telefono cellulare dovrebbero essere scaricate da {0}}. 2c a 3.0V e caricate da 1c a 4,2 V. Dopo 500 cicli, la capacità della batteria dovrebbe essere mantenuta al 60% o più della capacità iniziale. Vale a dire, la durata del ciclo delle batterie al litio è 500 volte.

Secondo lo standard nazionale, dopo una durata del ciclo di 300 volte, la capacità dovrebbe essere mantenuta al 70% della capacità iniziale. Se la capacità della batteria è inferiore al 60% della capacità iniziale, viene generalmente considerata demolita.

7. profondità di scarico (DoD)

Definito come la percentuale della capacità rilasciata dalla batteria alla capacità nominale.

Più profonda è la profondità di scarico delle batterie al litio, più breve è la durata della batteria.

8. Taglia la tensione

La tensione di terminazione è divisa in tensione di terminazione di ricarica e tensione di terminazione di scarico, il che significa che la tensione a cui la batteria non può continuare a caricare o scaricare. Continuare a caricare o scaricare alla tensione di terminazione ha un impatto significativo sulla durata della batteria.

La tensione di terminazione di ricarica delle batterie al litio è generalmente 4,2 V e la tensione di terminazione di scarico è 3. 0 V.

La ricarica profonda o lo scarico delle batterie al litio oltre la tensione di terminazione è severamente vietata.

9. Tasso di auto -scarico

La velocità con cui la capacità di una batteria diminuisce durante lo stoccaggio, espressa in percentuale della diminuzione della capacità per unità di tempo.

Il tasso di auto -scarico di una tipica batteria al litio è dal 2% al 9% al mese.

10. SOC (Stato di carica)

Si riferisce alla percentuale della potenza della batteria rimanente alla quantità totale di potenza che può essere scaricata, che va da 0 al 100%. Riflettere il livello della batteria rimanente.

 

6, Convenzione di denominazione per le batterie

Diversi produttori hanno convenzioni di denominazione diverse, ma le batterie universali seguono tutte uno standard unificato e le dimensioni della batteria possono essere determinate con il suo nome.

Secondo IEC 61960, le regole per le batterie cilindriche e quadrate sono le seguenti:

1. Batteria cilindrica

3 lettere seguite da 5 numeri.

Tre lettere, la prima lettera rappresenta il materiale dell'elettrodo negativo, i rappresenta la presenza di ioni di litio incorporati e L rappresenta l'elettrodo in lega di metallo o litio; La seconda lettera rappresenta il materiale dell'elettrodo positivo, C rappresenta il cobalto, N rappresenta il nichel, M rappresenta il manganese e V rappresenta il vanadio; La terza lettera, R, rappresenta la forma cilindrica.

5 cifre, le prime 2 cifre rappresentano il diametro e le ultime 3 cifre rappresentano l'altezza, tutte in millimetri.

2. Batteria quadrata

3 lettere seguite da 6 numeri.

Tre lettere, la prima lettera rappresenta il materiale dell'elettrodo negativo, i rappresenta la presenza di ioni di litio incorporati e L rappresenta l'elettrodo in lega di metallo o litio; La seconda lettera rappresenta il materiale dell'elettrodo positivo, C rappresenta il cobalto, N rappresenta il nichel, M rappresenta il manganese e V rappresenta il vanadio; La terza lettera P rappresenta un quadrato.

6 cifre, le prime 2 cifre rappresentano lo spessore, le 2 cifre centrali rappresentano larghezza e le ultime 2 cifre rappresentano l'altezza (lunghezza), tutte in millimetri.

Ad esempio, ICR 18650 è una batteria cilindrica universale con un diametro di 18 mm e un'altezza di 65 mm; ICP 053353 è una batteria quadrata con uno spessore di 5 mm, una larghezza di 33 mm e un'altezza (lunghezza) di 53 mm.