锂电池是什么

小白 QA 2020-04-13 13:38:51 阅读(...)

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。随着科学技术的发展,锂电池已经成为了主流。

锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912 年锂金属电池最早由 Gilbert N. Lewis 提出并研究。20 世纪 70 年代时,M. S. Whittingham 提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。随着科学技术的发展,锂电池已经成为了主流。

锂电池是什么

锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在 1996 年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

早期研发

锂电池最早期应用在心脏起搏器中。锂电池的自放电率极低,放电电压平缓等优点,使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电。锂电池一般有高于 3.0 伏的标称电压,更适合作集成电路电源。二氧化锰电池,就广泛用于计算器,数码相机、手表中。

为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究,从而制造出前所未有的产品。

1992 年 Sony 成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备的重量和体积大大减小。

发展进程

1970 年代埃克森的 M.S.Whittingham 采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。

1980 年,J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。

1982 年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的 R.R.Agarwal 和 J.R.Selman 发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

1983 年 M.Thackeray、J.Goodenough 等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

1989 年,A.Manthiram 和 J.Goodenough 发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

1991 年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

1996 年 Padhi 和 Goodenough 发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁(LiFePO4),比传统的正极材料更具优越性,因此已成为当前主流的正极材料。

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用,锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用,并在逐步向其他产品应用领域发展。

1998 年,天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。

2018 年 7 月 15 日,从科达煤炭化学研究院获悉,一种由纯碳作为主要成分的高容量高密度锂电池用特种碳负极材料在该院问世,这种由全新材料制备的锂电池可以实现汽车续航里程突破 600 公里。

2018 年 10 月,南开大学梁嘉杰、陈永胜教授课题组与江苏师范大学赖超课题组合作成功制备了具有多级结构的银纳米线—石墨烯三维多孔载体,并负载金属锂作为复合负极材料。这一载体可抑制锂枝晶产生,从而可实现电池超高速充电,有望大幅延长锂电池“寿命”。

外壳特性

锂,原子序数 3,原子量 6.941,是最轻的碱金属元素。为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构,形成了纳米等级的细小储存格子,可用来储存锂原子。这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。

保护措施

锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后,会开始产生副作用。过充电压愈高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压 高于 4.2V 后, 正极材料内剩下的锂原子数量不到一半, 此时储存格常会垮掉, 让电池容量产生永久性的下降。 如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会 由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。有时在短路 发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破 裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。

因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限, 才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为 4.2V。 锂电芯放电时也要有电压下限。 当电芯电压低于 2.4V 时, 部分材料会开始被破坏。 又由于电池会自放电, 放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到 2.4V 才停止。锂电池从 3.0V 放电到 2.4V 这段期间,所释放 的能量只占电池容量的 3%左右。因此,3.0V 是一个理想的放电截止电压。 充放电时,除了电压的限制,电流的限制也有其必要。电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集 于材料表面。

这些锂离子获得电子后,会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。万一 电池外壳破裂,就会爆炸。 因此,对锂离子电池的保护,至少要包含:充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电 池组内,除了锂电池芯外,都会有一片保护板,这片保护板主要就是提供这三项保护。但是,保护板的这三 项保护显然是不够的,全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性,必须对电池爆炸的原因, 进行更仔细的分析。

导电涂层

导电涂层也称为预涂层,在锂电池行业内通常指涂覆于正极集流体——铝箔表面的一层导电涂层,涂覆导电涂层的铝箔称为预涂层铝箔或简称涂层铝箔,其最早在电池中的实验可以追溯到 70 年代,而随着新能源行业的发展,特别是磷酸铁锂电池的发展而风生水起,成为业内炙手可热的新技术或新材料。

导电涂层在锂电池中能有效提高极片附着力,减少粘结剂的使用量,同时对于电池的电性能也有显著提升。国外的大公司产品就不介绍了,介绍一下国内唯一一家在市场上推广,并拥有自主知识产权的产品——WX112,由中兴新旗下的上海中兴派能能源科技有限公司研发和生产,从拿到的样品看,满涂、留边、留间隙等技术要求都可以实现。性能如下:

1. 接触电阻下降 40%

2. 胶黏剂用量降低 50%

3. 同倍率下,电池电压平台提升 20%

4. 材料与集流体附着力提高 30%,经过长期循环不会有脱层现象

涂碳铝箔

涂碳铝箔是由导电碳为主的复合型浆料与高纯度的电子铝箔,以转移式涂覆工艺制成。

应用范围

细颗粒活性物质的功率型锂电池

正极为磷酸亚铁锂

正极为细颗粒的三元/锰酸锂

用于超级电容器、锂一次电池(锂亚、锂锰、锂铁、扣式等)替代蚀刻铝箔

辨别电池

比较电池容量的大小。一般的镉镍电池为 500mAh 或 600mAh,氢镍电池也不过 800-900mAh;而锂离子手机电池的容量一般都在 1300-1400mAh 之间,所以锂电池充足电后使用的时间约是氢镍电池的 1.5 倍,是镉镍电池的 3.0 倍左右。如果发现您所购买的锂离子手机电池块工作时间并没有宣传的或说明书上规定的长,就有可能是假冒的。

看塑胶表面及塑胶材质。正品电池防磨面均匀,采用的是 PC 材质,无脆裂现象;假冒电池无防磨面或过于粗糙,采用的是再生材质,易脆裂。

测量电池块的充电电压。如果用镉镍、氢镍电池块假冒锂离子手机电池块,就必须由 5 个单体电池组成,单个电池的充电电压一般不超过 1.55V,电池块的总电压不超过 7.75V.当电池块的充电总电压低于 8.0V 时就有可能是镉镍、氢镍电池。

对于原装电池,它的电池表面色泽纹理清晰、均匀、乾净、无明显划痕及损伤;电池标志应印有电池型号、种类、额定容量、标准电压、正负极标志、制造厂名。手感要光滑无阻塞,松紧适宜,与手配合良好,锁扣可靠;五金片无明显划痕及发黑、发绿现象。如果我们购买的手机电池与上面的现象不符合的,可以初步断定是假货。

许多手机生产厂商也从自身的角度出发,通过努力提高工艺水准,来提高手机及其配件的造假难度,从而进一步遏制假货水货泛滥的现象。一般正规的手机产品及其配件要求在外表上必须做到一致性。因此我们如果把买回来的手机电池装上时,应该仔细对照一下机身与电池底壳?色,假如色泽光暗一致,就是原装电池。否则,电池本身较暗淡无光泽,就有可能是假电池。

观察充电的异常情况。一般,正品手机电池内部应有过流保护器,在外部短路等导致电流过大的情况下,自动切断回路,以免烧毁或损坏手机;锂离子电池另具有过流保护线路,当使用不规范电器,交电电流过大时也会自动切断电源,导致充不进,在电池正常情况,可自动恢复到导通状态。如果,我们在充电的过程中,发现电池严重发热或者冒烟,甚至爆炸,说明电池肯定是假的。

如果细看,还可能发现制造者的名字。例如对于摩托罗拉电池,它的防伪商标是呈菱形,并且无论从任何角度看,都可以闪烁有立体效果,而 Motorola,Original 及印刷又清晰的话,便属正品。相反,一旦色泽暗淡,立体感不足 ,字样模糊,便有可能是假货。

借助专用工具。面对市场上的手机电池的种类越来越多,而假冒的技术也是越来越高明,一些大公司也在不断地提高防伪技术,例如新款诺基亚的手机电池,它在标志上进行了特殊的处理,需要用一种特殊的棱镜来识别,而这种棱镜只有诺基亚公司才有。因此,随著防伪技术的提高,我们也就很难从外观上来识别真假了。

选购方法

锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。锂离子电池的电解质是流动的,因此,比锂聚合物电池更不稳定,碰到外力摔打,或者使用不符合标准的充电器,都可能引起电池爆炸。很多手机、手提电脑等便携式电子产品,所用的电池都是锂电池。也就是说,很多人的身边有一个“炸弹”。为安全起见,选购时你一定要注意以下几点。

一、有没有标示明确容量。无明确标示容量(如 1000mAh 或 1000 毫安培小时)的电池很有可能就是使用劣质电池或回收电池。市场上充斥的许多廉价的电池,就是使用回收电池心做的,价格虽然便宜,但是寿命短、品质不稳定,使用不慎可能会损坏手机。

二、有没有保证待机时间。待机时间即电池装入手机后到下一次充电的连续使用时间。一般市场上销售的电池都无法对顾客保证待机时间,这是因为电池品质不稳定的关系,许多廉价的电池因为是使用品质不良的电池心,所以待机时间很短 。

三、是否加装安全保护电路板。无保护电路板,则锂电池就有变形、漏液、爆炸的危险。在恶性削价竞争下,各家寻求更低价位的保护电路板,或者根本省略了这个装置,使得市面上充斥着有爆炸危险的锂电池。消费者无法从外观分辨出来是否有保护电路板,因此最好选择有信誉的商家购买。

锂原电池

二氧化锰

以金属锂为负极,以经过热处理的二氧化锰为正极,隔离膜采用 PP 或 PE 膜,圆柱型电池与锂离子电池隔膜一样,电解液为高氯酸锂的有机溶液,圆柱式或扣式。电池需要在湿度≤1%的干燥环境下生产。

特点:低自放电率,年自放电可≤1%,全密封(金属焊接,lazer seal)电池可满足 10 年寿命,半密封电池一般是 5 年,如果工作控制不好的话,还达不到这个寿命。在圆柱型锂锰电池开发方面做得比较好的亿纬,已实现自动化生产,电池可以做到短路、过放电等测试不爆炸。

一般在台式电脑的主板上,有一个扣式的锂电池,提供微弱的电流,可以正常使用 3 年左右,一些宾馆的门禁卡、仪器仪表等也使用锂–二氧化锰电池,使用量逐年下降。

锂离子

锂离子电池有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中,液态锂离子电池是指 Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物-钴酸锂、锰酸锂,负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,是 21 世纪发展的理想能源载体。

1992 年 Sony 成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属镉,与镍镉电池相比,大大减少了对环境的污染。

锂电池的污染还是有的,只是相对来说比较小。

核聚变

大力核聚变锂电池又叫原子电池,核电池,氚电池和放射性同位素发生器的术语用于描述使用能源的一种装置,它从一个放射性的同位素,以产生电力的衰减。核反应堆一样,它们产生的电力,原子能,但不同之处在于,他们不使用链式反应。与其他电池相比,它们是非常昂贵的,但有极长的寿命和高能量密度,因此它们被主要用于无人值守操作的设备,必须很长一段时间,如航天器,心脏起搏器,水下系统和自动化作为动力源在世界偏远地区的科学考察站。

电池结构

锂电池通常有两种外型:圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和 PTC 元件(部分圆柱式使用),以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。

单节锂电池的电压为 3.7V(磷酸亚铁锂正极的为 3.2V),电池容量也不可能无限大,因此,常常将单节锂电池进行串、并联处理,以满足不同场合的要求。

电池应用

随着二十世纪微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

最早得以应用的是锂亚原电池,用于心脏起搏器中。由于锂亚电池的自放电率极低,放电电压十分平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。

锂锰电池一般有高于 3.0 伏的标称电压,更适合作集成电路电源,广泛用于计算机、计算器、手表中。

锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上,可以说是最大的应用群体。

发展前景

为了开发出性能更优异的品种,人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如,锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以,锂电池的研究,也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外,人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。

锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,邮电通讯的不间断电源,以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。

锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用,预计将成为 21 世纪电动汽车的主要动力电源之一,并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电被广泛应用于电动车行业,特别是磷酸铁锂材料电池的出现,更推动了锂电池产业的发展和应用。

《规划》出台 有望改变世界锂电池格局

4 月 18 日,国务院讨论通过了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020 年)》(下称《规划》),明确了以纯电驱动为汽车工业转型的主要战略取向,推广普及非插电式的混合动力汽车,并提出了在 2015 年纯电动以及混合动力车累计产销量达到 50 万辆,到 2020 年超过 500 万辆的目标。

《规划》的出台,在坊间引发巨大关注。诸多专家认为,此举将促进汽车业进入新一轮发展期,此外,还在无形中为节能与新能源汽车的核心部件动力电池产业勾勒出一个庞大的市场轮廓。

电池产量

中国是世界最大的锂电池生产制造基地、第二大锂电池生产国和出口国,锂电池已经占到全球 40%的市场份额。2011 年,我国锂电池产量达到 29.66 亿只,同比增长 10.88%,国内锂电池出口额为 43.83 万美元,实现贸易逆差 33500.77 万美元,详见《前瞻中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。

随着我国手机、笔记本电脑、数码相机、电动车、电动工具、新能源汽车等行业的快速发展,对锂电池的需求将会不断增长,同时,由于锂电池生产厂家在技术上的革新,人们对锂电池的需求仍会不断增长,预计 2012 年我国锂电池产量增速将保持在 10%以上,预计到 2015 年我国锂电池行业产值将达到 3530 亿元。

电池特点

优点

1.能量比较高。具有高储存能量密度,已达到 460-600Wh/kg,是铅酸电池的约 6-7 倍;

2.使用寿命长,使用寿命可达到 6 年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池 1C(100%DOD)充放电,有可以使用 10,000 次的记录;

3.额定电压高(单体工作电压为 3.7V 或 3.2V),约等于 3 只镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于组成电池电源组;锂电池可以通过一种新型的锂电池调压器的技术,将电压调至 3.0V,以适合小电器的使用。

4.具备高功率承受力,其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到 15-30C 充放电的能力,便于高强度的启动加速;

5.自放电率很低,这是该电池最突出的优越性之一,一般可做到 1%/月以下,不到镍氢电池的 1/20;

6.重量轻,相同体积下重量约为铅酸产品的 1/6-1/5;

7.高低温适应性强,可以在-20℃–60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用;

8.绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

9.生产基本不消耗水,对缺水的我国来说,十分有利。

比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用 Wh/kg 或 Wh/L 来表示。Wh 是能量的单位,W 是瓦、h 是小时;kg 是千克(重量单位),L 是升(体积单位)。

电池特征

高能量密度

锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半,体积是镍镉的 20-30%,镍氢的 35-50%。

高电压

一个锂离子电池单体的工作电压为 3.7V(平均值),相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。

无污染

锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。

不含金属锂

锂离子电池不含金属锂,因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。

循环寿命高

在正常条件下,锂离子电池的充放电周期可超过 500 次,磷酸亚铁锂(以下称磷铁)则可以达到 2000 次。

无记忆效应

记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中,电池的容量减少的现象。锂离子电池不存在这种效应。

快速充电

使用额定电压为 4.2V 的恒流恒压充电器,可以使锂离子电池在 1.5–2.5 个小时内就充满电;而新开发的磷铁锂电,已经可以在 35 分钟内充满电。

安全性

为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电,在单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件,当电池内的温度上升时,它的阻值随之上升,当温度过高时,会自动停止供电;二是选择适当的隔板材料,当温度上升到一定数值时,隔板上的微米级微孔会自动溶解掉,从而使锂离子不能通过,电池内部反应停止;三是设置安全阀(就是电池顶部的放气孔),电池内部压力上升到一定数值时,安全阀自动打开,保证电池的使用安全性。

有时,电池本身虽然有安全控制措施,但是因为某些原因造成控制失灵,缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放,电池内压便会急剧上升而引起爆炸。

一般情况下,锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的,随着电池容量的增加,电池体积也在增加,其散热性能变差,出事故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池,基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一,这也是社会公众所能接受的最低标准。而对于大容量锂离子电池,特别是汽车等用大容量锂离子电池,采用强制散热尤为重要。

选择更安全的电极材料,选择锰酸锂材料,在分子结构方面保证了在满电状态,正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中,从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构,使其氧化性能远远低于钴酸锂,分解温度超过钴酸锂 100℃,即使由于外力发生内部短路(针刺),外部短路,过充电时,也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。

另外,采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。

提高现有安全控制技术的性能,首先要提高锂离子电池芯的安全性能,这对大容量电池尤为重要。选择热关闭性能好的隔膜,隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时,允许锂离子的通过。当温度升高时,在隔膜熔化前进行关闭,从而使内阻上升至 2000 欧姆,让内部反应停止下来。

当内部压力或温度达到预置的标准时,防爆阀将打开,开始进行卸压,以防止内部气体积累过多,发生形变,最终导致壳体爆裂。

提高控制灵敏度、选择更灵敏的控制参数和采用多个参数的联合控制(这对于大容量电池尤为重要)。对于大容量锂离子电池组是串/并联的多个电芯组成,如笔记本电脑的电压为 10V 以上,容量较大,一般采用 3~4 个单电池串联就可以满足电压要求,然后再将 2~3 个串联的电池组并联,以保证较大的容量。

大容量电池组本身必须设置较为完善的保护功能,还应考虑两种电路基板模块:保护电路基板(Protection Board PCB)模块及 Smart Battery Gauge Board 模块。整套的电池保护设计包括:第 1 级保护 IC(防止电池过充、过放、短路),第 2 级保护 IC(防止第 2 次过压)、保险丝、LED 指示、温度调节等部件。

在多级保护机制下,即使是在电源充电器、笔记本电脑出现异常的情况下,笔记本电池也只能转为自动保护状态,如果情况不严重,往往在重新插拔后还能正常工作,不会发生爆炸。

笔记本电脑和手机使用的锂离子电池所采用的底层技术是不安全的,需要考虑更安全的结构。

总之,随着材料技术的进步和人们对锂离子电池设计、制造、检测和使用诸方面要求的认识不断加深,未来的锂离子电池会变得更安全。

充电知识

充电电压

一般手机电池电压写的是 3.7V,但一般充电器的电压写的是 5V,但不会影响使用的,因为根本没有 3.7V 的手机充电器卖。

5 号的圆柱形锂电池,即 14500 的电池。是通过锂电池调压器的技术,将电池的电压调至可适合小电器使用的 3.0V 电压。

对于新买的锂离子电池的“激活”问题,众多的说法是:充电时间一定要超过 12 小时,反复做三次,以便激活 电池。这种“前三次充电要充 12 小时以上”的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法。所以这种说法,可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,而且可以非常明确的告诉大家,所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过 12 个小时的超长充电。

那么电池需要激活吗?答案是肯定的,需要激活!但是,这个过程是由生产厂家完成的,与用户无关,用户也没有能力完成。锂电池真正的激活过程是这样的:锂离子电池壳灌输电解液–封口–化成,就是恒压充电,然后放电,如此进行几个循环,使电极充分浸润电解液充分活化,直至容量达到要求为止,这个就是激活过程–分容,也就是说出厂后锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。另外,其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态,激活以后再封口,除非您拥有了电芯生产设备,否则如何完成?

可是为什么有些产品的说明书上写着,建议用户前三次使用,要对手机进行完全的充放电呢?难道这不是激活吗?其实事实是这样的,在电池出厂,然后销售,再到用户的手中,会经历一段时间,一个月或者几个月,这样一来,电池的电极材料就会“钝化”,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。因此用户新锂电池在激活过程中,是不需要特别的方法和设备的。

相关知识

电池寿命

锂离子电池只能充放电 500 次?

相信绝大部分消费者都听说过,锂电池的寿命是“500 次”,500 次充放电,超过这个次数,电池就“寿终正寝”了,许多朋友为了能够延长电池的寿命,每次都在电池电量完全耗尽时才进行充电,这样对电池的寿命真的有延长作用吗?答案是否定的。 锂电池的寿命是“500 次”,指的不是充电的次数,而是一个充放电的周期。

一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空,再由空充到满的过程,这并不等同于充一次电。比如说,一块锂电在第一天只用了一半的电量,然后又为它充满电。如果第二天还如此,即用一半就充,总共两次充电下来,这只能算作一个充电周期,而不是两个。因此,通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期,电池容量就会减少一点。不过,这个电量减少幅度非常小,高品质的电池充过多次周期后,仍然会保留原始容量的 80%,很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用。当然,锂电寿命到了最终后仍是需要更换的。

而所谓 500 次,是指厂商在恒定的放电深度(如 80%)实现了 625 次左右的可充次数,达到了 500 个充电周期。

(80%*625=500)(忽略锂电池容量减少等因素)

而由于实际生活的各种影响,特别是充电时的放电深度不是恒定的, 所以”500 个充电周期”只能作为参考电池寿命。

充电速度

韩国蔚山科技大学的一个科研小组开发出一种充电速度比传统锂电池快 30 到 120 倍的新型锂电池。这个小组相信,可用它为电动汽车制造一个电池组,这样给汽车充满电需要不到一分钟。

水溶液电池

2013 年 3 月 13 日消息,最新一期《自然》(Nature)杂志子刊《科学报道》(Sci.Report)刊发了复旦大学教授吴宇平课题组的一项重磅研究成果。这项关于水溶液锂电池体系的最新研究,可将锂电池性能提高 80%。电动汽车只需充电 10 秒即可行驶 400 公里,这种电池成本低廉,安全不易爆炸。

吴宇平课题组 13 日向记者展示了这种锂电池体系。一片薄薄的金属锂,被特制的复合膜紧密包裹,将其置于 pH 值呈中性的水溶液中,与锂离子电池中传统的正极材料尖晶石锰酸锂组装,即可制成平均充电电压为 4.2V、放电电压为 4.0V 的新型水锂电,这一成果大大突破了水溶液的理论分解电压 1.23V。

吴宇平课题组的这项成果对发展新型的低成本、易大规模生产、安全环保的蓄电池体系提供了可能。据称,新型的水锂电采用水溶液作为电解质,阻燃性增强,使电池在使用过程中不易发烫发热,安全性能高;用高分子材料和无机材料制成复合膜,能将电池的能量损耗降到 5%以下。

据估计,如果将这种电池用于手机,同样大小的电池至少能将手机通话时间延长一倍,成本则不足原有的一半;用于汽车同样如此,对环境构成的污染也比现有锂电池小得多。

吴宇平说,美国能源研究所已“瞄”上这项研究,希望与他达成合作意向。但他更希望能与国内有前瞻性的企业合作。他表示,“新型水锂电在生活中可具体应用到各方各面,希望水锂电的突破能够最终使消费者对安全放心、对成本接受,解决目前全球踌躇不前的电动汽车产业。”

使用方法

锂电池属于耐用品,不需要给其配上昂贵的原装座充,一般有品牌的普通的座充即可,价格在 15-20 元,省去了直充需要依赖手机的限制。座充有快充(2-3 小时左右)和慢充(10 小时上下)之分,如果电池较多选择快充比较好。

另外,由于锂电池的特性,并不需要进行放电和过充操作。电池的寿命完全取决于有效充电时间的多少。也就是说,即使你只用掉一半就开始充电对电池寿命也并无影响。

1、认识记忆效应

电池记忆效应是指电池的可逆失效,即电池失效后可重新回复的性能。记忆效应是指电池长时间经受特定的工作循环后,自动保持这一特定的倾向。这个最早定义在镍镉电池,镍镉的袋式电池不存在记忆效应,烧结式电池有记忆效应.而镍金属氢(俗称镍氢)电池不受这个记忆效应定义的约束。

建议 1:每次充电以前对电池放电是没有必要,而且是有害的,因为电池的使用寿命无谓的减短了。建议 2:用一个电阻接电池的正负极进行放电是不可取的,电流没法控制,容易过放到 0V,甚至导致串联电池组的电池极性反转。

2、电池需要激活

锂离子电池在出厂以前要经过如下过程:锂离子电池壳灌输电解液--封口--化成,就是恒压充电,然后放电,如此进行几个循环,使电极充分浸润电解液,充分活化,以容量达到要求为止,这个就是激活过程--分容,就是测试电池的容量选取不同性能(容量)的电池进行归类,划分电池的等级,进行容量匹配等.这样出来的锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。

电池厂出厂的电池到用户手上,这个时间有时会很长,短则 1 个月,长则半年,这个时候,因为电池电极材料会钝化,所以厂家建议初次使用的电池最好进行 3-5 次完全充放过程,以便消除电极材料的钝化,达到最大容量。

3、前三次不需要充 12 小时

早期的手机镍氢电池因为需要补充和涓流充电过程,要达到最完美的充饱状态,可能需要 5 个小时左右,但是也是不需要 12 个小时的。而锂离子电池的恒流恒压充电特性更是决定了它的深充电时间无需 12 个小时。

4、充电电池有最佳状态吗

镍基电池有最佳状态,一般在 100--200 循环次数之间达到其最大容量。对于液态锂离子电池,根本不存在这样一个循环容量的驼峰现象。锂离子电池没有最佳状态。

5、充电电流越大,充电越快吗

对于锂离子电池的充电,在一定电流范围内(1.5C--0.5C),提高恒流恒压充电方式的恒流电流值,并不能缩短充饱锂离子电池的时间。

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