Johdanto litiumparistokennojen perustietoihin

1, litiumparistokennojen koostumus

1. Positiivista elektrodimateriaalia: litiumyhdisteitä, kuten litiumkoboltioksidia (LICOO ₂), litium -mangaanioksidia (Limn ₂ O ₄), litiumrautafosfaattia (Lifepo ₄) ja ternaarisia materiaaleja (Linixcoymnzo ₂). Eri positiivisilla elektrodimateriaaleilla on erilaiset suorituskykyominaisuudet. Esimerkiksi litiumkoboltioksidilla on suuri energiatiheys, mutta suhteellisen alhainen turvallisuus, kun taas litiumrautafosfaatilla on korkea turvallisuus ja pitkä käyttöikä, mutta suhteellisen pieni energiatiheys.

2. Negatiivinen elektrodimateriaali: Yleensä hiilimateriaalista, kuten grafiitista, sen tehtävänä on tallentaa litiumioneja lataamisen aikana ja vapauttaa litiumioneja purkamisen aikana. Negatiiviset elektrodimateriaalit sisältävät myös keskivaiheen hiilimikrofäärit, litiumtitanaatti jne.

3. Kalvo: Huokoinen polymeerikalvo, joka palvelee positiivisten ja negatiivisten elektrodien eristämistä, lyhytaikaisia ​​piirejä ja sallimaan litiumionien läpikäymisen. Kalvon materiaali on yleensä polyolefiinin huokoinen kalvo.

4. Elektrolyytti: koostuu pääasiassa litiumsuoloista (kuten litiumheksafluorifosfaattista LIPF ₆) ja orgaanisista liuottimista, jotka vastaavat litiumionien johtamisesta positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä. Elektrolyytti voi olla nestemäistä tai geeliä.

5. Kuori: Akun kuori voidaan valmistaa teräksestä, alumiinista, nikkelipinnoitetusta raudasta tai alumiiniruovikalvosta. Kuori sisältää myös akun korkin, joka toimii positiivisten ja negatiivisten elektrodien poistoaukkoa.

 

2, litiumparistokennojen toimintaperiaate

Latauksen aikana litiumioulit vapautuvat positiivisesta elektrodimateriaalista, kulkevat elektrolyytin läpi erottimen läpi ja upotetaan negatiiviseen elektrodimateriaaliin; Vastuuvapauden aikana litiumioulit vapautuvat negatiivisesta elektrodimateriaalista, kulkevat elektrolyytin läpi erottimen läpi ja palaavat positiiviseen elektrodimateriaaliin tuottaen virtaa tässä prosessissa.

 

3, litium -akkukennojen luokittelu

 

1. Ulkonäytön luokiteltu: neliön litiumakku, lieriömäinen litiumakku, pehmeä pakkaus litiumakku;

2. Ulkoistamismateriaalien luokiteltu: alumiinikuoren litiumparistot, teräskuoren litiumparistot ja pehmeät pakkausparistot;

3. Luokiteltu positiivisella elektrodimateriaalilla: litiumkoboltioksidi (LICOO2), litium -mangaanioksidi (Limn2O4), kolmen litiumin (Linixcoymnzo2), litiumrautafosfaatin (LIFEPO4);

4. Luokiteltu elektrolyyttitilaan: litium-ioni-akut (LIB) ja polymeerparistot (PLB);

5. Luokiteltu tarkoituksella: Tavalliset akut ja sähköakut.

6. Luokiteltu suorituskykyominaisuuksien mukaan: suuren kapasiteetin paristot, korkean tason akut, korkean lämpötilan akut, matalan lämpötilan akut jne.

 

4, litiumparistokennojen ominaisuudet

1. Korkea energiatiheys: Litium -akkukennot voivat säilyttää enemmän energiaa, jolloin litiumparistot voivat olla suurempi energiantuotto kuin muun tyyppisillä paristoilla samalla tilavuudella tai painolla.

2. Pitkä syklin käyttöikä: Useiden varaus- ja purkausjaksojen jälkeen se voi silti ylläpitää hyvää suorituskykyä, saavuttaen yleensä satoja tai jopa tuhansia syklejä.

3. Matala itsenpoistoprosentti: Kun ei käytetä, itsepäästöjen nopeus on hidas ja voi ylläpitää voimaa pitkään.

4. Ympäristönsuojelu: Se ei sisällä raskasmetalleja, kuten elohopeaa ja kadmiumia, ja on suhteellisen ympäristöystävällinen.

 

5, Selitys yleisille termeille

1. kapasiteetti

Viittaa sen sähkön määrään, joka voidaan saada litiumista akulla tietyissä purkausolosuhteissa. Akun kapasiteetin kaava on q=i * t, mitattuna coulombsissa. Akun kapasiteettiyksikkö määritetään AH: na (ampeerina tunti) tai MAH: ksi (milliampere -tunti), mikä tarkoittaa, että 1AH -akku voidaan purkaa 1 tunnin ajan virran 1a ollessa täysin ladattu.

Aikaisemmin Nokian vanhojen puhelimien akku (kuten bl -5 c) oli yleensä 500mAh. Nykyään älypuhelimien akku on 800-1900 mah, sähköpolkupyörät ovat yleensä 10-20 ah, ja sähköautot ovat yleensä 20-200 ah.

2. Latausnopeus/purkausnopeus

Se edustaa lataamiseen ja purkamiseen käytetyn virran määrää, joka yleensä lasketaan akun nimelliskapasiteetin monikerrokseksi, jota yleisesti kutsutaan useiksi celsiusasteiksi. Akun, jonka kapasiteetti on 15 0 0mAh, 1C on määritelty 1500mAh. Jos se puretaan 2C: llä, se puretaan 3000 mA: n virralla ja ladataan ja puretaan 0,1 ° C: ssa, se veloitetaan ja puretaan 150 mA: n virralla.

3. Jännite (OCV: Avoimen piirin jännite)

Akun jännite viittaa yleensä litiumakun nimellisjännitteeseen (tunnetaan myös nimellä nimellisjännite). Tavallisen litiumakun nimellisjännite on yleensä 3,7 V, ja viitataan myös sen jännitteen tasangoon 3,7 V: ksi.

Kun akun kapasiteetti on 20 ~ 80%, jännite on keskittynyt noin 3,7 V (3,6 ~ 3,9 V) ja jos kapasiteetti on liian korkea tai liian alhainen, jännite muuttuu suuresti.

4. Energia/voima

Energia (E), että akku voi vapautua tietyn standardin purkautuessa, mitataan WH: lla (watt tuntia) tai kWh (kilowattitunteja), 1KWh =1 kWh.

E=u*i*t, se on myös yhtä suuri kuin akun jännitteen kertominen akun kapasiteetin avulla

Virran kaava on, p=u*i=e/t, osoittaa energian määrän, joka voidaan vapauttaa yksikköä kohti. Yksikkö on W (watts) tai KW (kilowattit). Akun, jonka kapasiteetti on 1500 mAh, on tyypillisesti nimellisjännite 3,7 V, mikä vastaa 5,55 WH: n energiaa.

5. Resistanssi

Koska lataus ja purkaminen ei voi olla yhtä suuri kuin ihanteellinen virtalähde, on olemassa tietty sisäinen vastus. Sisäinen vastus kuluttaa energiaa, mitä pienempi sisäinen vastus on, sitä parempi.

Akun sisäinen vastusyksikkö on mylliohms (m ω).

Tyypillisen akun sisäinen vastus koostuu ohmisesta vastus- ja polarisaatiokestävyydestä, ja sisäisen kestävyyden suuruuteen vaikuttavat akun materiaali, valmistusprosessi ja rakenne.

6. Syklielämä

Akun lataamista ja purkamista kutsutaan kerran jaksoksi, ja syklin käyttöikä on tärkeä indikaattori akun keston mittaamiseksi.

IEC -standardissa määrätään, että matkapuhelimen litiumparistot on purettava {{0}}. 2C - 3,0 V ja ladataan 1C - 4,2 V. 500 syklin jälkeen akun kapasiteettia tulisi ylläpitää vähintään 60%: lla alkuperäisestä kapasiteetista. Toisin sanoen litiumparistojen sykliikä on 500 kertaa.

Kansallisen standardin mukaan 300 -kertaisen jakson jälkeen kapasiteettia tulisi ylläpitää 70 prosentilla alkuperäisestä kapasiteetista. Jos akun kapasiteetti on alle 60% alkuperäisestä kapasiteetista, sen katsotaan yleensä romutettuna.

7. Purkaussyvyys (DoD)

Määritetään akun vapauttaman kapasiteetin prosenttimäärä nimelliskapasiteettiin.

Mitä syvempi litiumparistojen purkaussyvyys, sitä lyhyempi akun käyttöikä.

8. Leikkaa jännite

Päätejännite jaetaan latauksen lopetusjännitteeseen ja purkamisen lopetusjännitteeseen, mikä tarkoittaa jännitettä, jolla akku ei voi jatkaa lataamista tai purkamista. Latausjännitteen lataamisen tai purkamisen jatkuminen on merkittävä vaikutus akun elinkaareen.

Lithium -akkujen latauksen lopetusjännite on yleensä 4,2 V ja purkautumisen lopetusjännite on 3. 0 v.

Litiumparistojen syvä lataus tai purkaminen päätejännitteen ulkopuolella on tiukasti kielletty.

9. Itsepäästömäärä

Akun kapasiteetti pienenee varastoinnin aikana, mikä ilmaistaan ​​prosentteina kapasiteetin vähenemisestä aikayksikköä kohti.

Tyypillisen litiumakun itsepääsyaste on 2–9% kuukaudessa.

10. Soc (varaustila)

Viittaa prosentuaalisesti akun virran prosenttiosuuteen purkautuneen tehon kokonaismäärään, joka vaihtelee 0 100%: iin. Heijastavat jäljellä olevaa akun tasoa.

 

6, akkujen nimeämiskäytäntö

Eri valmistajilla on erilaiset nimeämiskäytännöt, mutta kaikki universaalit akut seuraavat yhtenäistä standardia, ja akun koko voidaan määrittää sen nimellä.

IEC 61960: n mukaan lieriömäisten ja neliöparistojen säännöt ovat seuraavat:

1. Lieriömäinen akku

3 kirjainta, joita seuraa 5 numeroa.

Kolme kirjainta, ensimmäinen kirjain edustaa negatiivista elektrodimateriaalia, I edustaa sisäänrakennettujen litiumionien läsnäoloa ja L edustaa litiummetallia tai litiumseoselektrodia; Toinen kirjain edustaa positiivista elektrodimateriaalia, C edustaa kobolttia, n edustaa nikkeliä, M edustaa mangaania ja V edustaa vanadiinia; Kolmas kirjain, R, edustaa lieriömäistä muotoa.

5 numeroa, ensimmäiset 2 numeroa edustavat halkaisijaa ja viimeiset 3 numeroa edustavat korkeutta, kaikki millimetreinä.

2. neliöakku

3 kirjainta, joita seuraa 6 numeroa.

Kolme kirjainta, ensimmäinen kirjain edustaa negatiivista elektrodimateriaalia, I edustaa sisäänrakennettujen litiumionien läsnäoloa ja L edustaa litiummetallia tai litiumseoselektrodia; Toinen kirjain edustaa positiivista elektrodimateriaalia, C edustaa kobolttia, n edustaa nikkeliä, M edustaa mangaania ja V edustaa vanadiinia; Kolmas kirjain P edustaa neliötä.

6 numeroa, ensimmäiset 2 numeroa edustavat paksuutta, keskimmäiset 2 numeroa edustavat leveyttä ja viimeiset 2 numeroa edustavat korkeutta (pituutta), kaikki millimetreinä.

Esimerkiksi ICR 18650 on yleinen lieriömäinen akku, jonka halkaisija on 18 mm ja korkeus 65 mm; ICP 053353 on neliöakku, jonka paksuus on 5 mm, leveys 33 mm ja korkeus (pituus) 53 mm.