鋰電池概述
“鋰電池”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時(shí),M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價(jià)格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制,現(xiàn)在只有少數(shù)幾個(gè)國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。
鋰電池工作原理
鋰金屬電池:
鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
放電反應(yīng):Li+MnO2=LiMnO2
鋰離子電池:
鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。
充電正極上發(fā)生的反應(yīng)為:
充電負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)為:
充電電池總反應(yīng):
正極
正極材料:可選的正極材料很多,主流產(chǎn)品多采用鋰鐵磷酸鹽。不同的正極材料對照:
正極反應(yīng):放電時(shí)鋰離子嵌入,充電時(shí)鋰離子脫嵌。充電時(shí):LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe;放電時(shí):Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4。
負(fù)極
負(fù)極材料:多采用石墨。新的研究發(fā)現(xiàn)鈦酸鹽可能是更好的材料。
負(fù)極反應(yīng):放電時(shí)鋰離子脫嵌,充電時(shí)鋰離子嵌入。
磷酸鐵鋰電池的工作原理
磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池,這名字太長,簡稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動力方面的應(yīng)用,則在名稱中加入“動力”兩字,即磷酸鐵鋰動力電池。也有人把它稱為“鋰鐵(LiFe)動力電池”。
意義:
金屬交易市場,鈷(Co)最貴,并且存儲量不多,鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜,而鐵(Fe)最便宜。正極材料的價(jià)格也與這些金屬的價(jià)格行情一致。因此,采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是最便宜的。它的另一個(gè)特點(diǎn)是對環(huán)境無污染。
作為充電電池的要求是:容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環(huán)境無污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯(cuò),特別在大放電率放電(5~10C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環(huán)次數(shù))、對環(huán)境無污染上,它是最好的,是目前最好的大電流輸出動力電池。
結(jié)構(gòu)與工作原理:
LiFePO4電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極,由鋁箔與電池正極連接,中間是聚合物的隔膜,它把正極與負(fù)極隔開,但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過,右邊是由碳(石墨)組成的電池負(fù)極,由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì),電池由金屬外殼密閉封裝。
圖1LiFePO4電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)
LiFePO4電池在充電時(shí),正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移;在放電過程中,負(fù)極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來回遷移而命名的。
主要性能:
LiFePO4電池的標(biāo)稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個(gè)生產(chǎn)廠家采用的正、負(fù)極材料、電解質(zhì)材料的質(zhì)量及工藝不同,其性能上會有些差異。例如同一種型號(同一種封裝的標(biāo)準(zhǔn)電池),其電池的容量有較大差別(10%~20%)。
磷酸鐵鋰動力電池主要性能列于表1。為了與其他可充電電池的相比較,也在表中列出其他種類可充電電池性能。這里要說明的是,不同工廠生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動力電池在各項(xiàng)性能參數(shù)上會有一些差別;另外,有一些電池性能未列入,如電池內(nèi)阻、自放電率、充放電溫度等。
表1磷酸鐵鋰動力電池主要性能參數(shù)
磷酸鐵鋰動力電池的容量有較大差別,可以分成三類:小型的零點(diǎn)幾到幾毫安時(shí)、中型的幾十毫安時(shí)、大型的幾百毫安時(shí)。不同類型電池的同類參數(shù)也有一些差異。這里再介紹一種目前應(yīng)用較廣的小型標(biāo)準(zhǔn)圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力電池的參數(shù)。其外廓尺寸:直徑為18mm、高650mm(型號為18650),其參數(shù)性能如表2所示。
表2小型標(biāo)準(zhǔn)圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力電池的參數(shù)
過放電到零電壓試驗(yàn):
采用STL18650(1100mAh)的磷酸鐵鋰動力電池做過放電到零電壓試驗(yàn)。試驗(yàn)條件:用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池充滿,然后用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組:一組存放7天,另一組存放30天;存放到期后再用0.5C充電率充滿,然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓存放期不同的差別。
試驗(yàn)的結(jié)果是,零電壓存放7天后電池?zé)o泄漏,性能良好,容量為100%;存放30天后,無泄漏、性能良好,容量為98%;存放30天后的電池再做3次充放電循環(huán),容量又恢復(fù)到100%。
這試驗(yàn)說明該電池即使出現(xiàn)過放電(甚至到0V),并存放一定時(shí)間,電池也不泄漏、損壞。這是其他種類鋰離子電池不具有的特性。
32650鋰電池的容量是多大
32650鋰電池是種圓柱電池,外徑32mm,高度65mm,一般常見的為磷酸鐵鋰電池。32650鋰電池容量很多的,它的容量范圍是在4500--6500mah內(nèi),不過一般一般5000MAH的比較多。
32650磷酸鐵鋰電池參數(shù)詳細(xì)
1、7.2VMVB車載記錄儀32650磷酸鐵電池
電芯型號:18650/3.6V/3000mAh
電池規(guī)格:18650-2S5P/7.2V/15Ah
標(biāo)稱電壓:7.2V
標(biāo)稱容量:15Ah
充電電壓:8.4V
充電電流:≤4A
放電電流:3A
瞬間放電電流:5A
放電截止電壓:5.4V
成品內(nèi)阻:≤150mΩ
電池重量:500g
產(chǎn)品尺寸:46*94*124mm(Max)
充電溫度:0~45℃
放電溫度:-20~60℃
存儲溫度:-20~35℃
溫度保護(hù):70℃±5℃
電池外殼:工程塑膠,ABS+PC
鋰電保護(hù):短路保護(hù),過充保護(hù),過放保護(hù),過流保護(hù),溫度保護(hù),I2C通訊等
應(yīng)用領(lǐng)域:車載記錄儀,行車記錄儀等領(lǐng)域
特點(diǎn):
ABS+PC外殼,增加電池的可靠性,牢固性
五金連接器輸出端:采用鍍金的彈片連接器輸出方式,以增加導(dǎo)電可靠性;
數(shù)據(jù)通訊管理:采用精工IC+TI軟件管理芯片、精確數(shù)據(jù)傳輸、精準(zhǔn)溫度控制,*限度消除安全隱患。
電池組安全、放電性能好,循環(huán)壽命長;
電池組循環(huán)壽命高,符合低碳、節(jié)能、環(huán)保價(jià)值理念;
2、4V32650mAh測繪儀磷酸鐵鋰電池
電芯型號:18650/3.7V/2500mAh
電池規(guī)格:18650-2S2P/7.4V/5000mAh
標(biāo)稱電壓:7.4V
標(biāo)稱容量:5000mAh
充電電壓:8.4V
充電電流:≤2.5A
放電電流:1.0A
瞬間放電電流:2.5A
放電截止電壓:5.6V
成品內(nèi)阻:≤300mΩ
電池重量:200g
產(chǎn)品尺寸:39.2*38.1*70mm(Max)
充電溫度:0~45℃
放電溫度:-20~60℃
存儲溫度:-20~35℃
電池外殼:工程塑膠PC材質(zhì)
鋰電保護(hù):短路保護(hù),過充保護(hù),過放保護(hù),過流保護(hù)等
應(yīng)用領(lǐng)域:測繪,測量領(lǐng)域。