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誰告訴我鋰離子電池工作原理?


發(fā)布時(shí)間:2010-09-28 17:09:25  來源:鉅大電子鋰電事業(yè)部 點(diǎn)擊次數(shù):

  電量統(tǒng)計(jì)芯片通過記實(shí)放電曲線(電壓,電流,時(shí)間)可以抽樣計(jì)算出電池的電量,這就是我們在 Battery Information 里讀到的 wh. 值.而鋰離子電池在多次使用后,放電曲線是會(huì)改變的,假如芯片一直沒有機(jī)會(huì)再次讀出完整的一個(gè)放電曲線,其計(jì)算出來的電量也就是不正確的.所以我們需要深充放來校準(zhǔn)電池的芯片.


 

  充電控制芯片主要控制電池的充電過程.鋰離子電池的充電過程分為兩個(gè)階段,恒流快充階段(電池指示燈呈黃色時(shí))和恒壓電流遞減階段 ( 電池指示燈呈綠色閃爍.恒流快充階段,電池電壓逐步升高到電池的尺度電壓,隨后在控制芯片下轉(zhuǎn)入恒壓階段,電壓不再升高以確保不會(huì)過充,電流則跟著電池電量的上升逐步減弱到 0 ,而終極完成充電.


 

  鋰離子電池一般都帶有治理芯片和充電控制芯片.其中治理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、溫度、ID 、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值.這些數(shù)值在使用中會(huì)逐漸變化.我個(gè)人以為,使用說明中的“使用一個(gè)月左右應(yīng)該全充放一次”的做法主要的作用應(yīng)該就是修正這些寄存器里不當(dāng)?shù)闹?,使得電池的充電控制和?biāo)稱容量吻合電池的實(shí)際情況.


 

  而深充放能晉升鋰離子電池的實(shí)際容量嗎?專家明確地告訴我,這是沒有意義的.他們甚至說,所謂使用前三次全充放的“激活”也同樣沒有什么必要.然而為什么良多人深充放以后 Battery Information 里標(biāo)示容量會(huì)發(fā)生改變呢 ? 后面將會(huì)提到.


 

  不適合的溫度,將引發(fā)鋰離子電池內(nèi)部其他化學(xué)反應(yīng)天生我們不但愿看到的化合物,所以在不少的鋰離子電池正負(fù)極之間設(shè)有保護(hù)性的溫控隔膜或電解質(zhì)添加劑.在電池升溫到一定的情況下,復(fù)合膜膜孔閉合或電解質(zhì)變性,電池內(nèi)阻增大直到斷路,電池不再升溫,確保電池充電溫度正常.


 

過度充電和過度放電,將對鋰離子電池的正負(fù)極造成永久的損壞,從分子層面看,可以直觀的理解,過度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)泛起塌陷,過度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去,而使得其中一些鋰離子再也無法開釋出來.這也是鋰離子電池為什么通常配有充放電的控制電路的原因.


 

固然鋰離子電池很少有鎳鎘電池的記憶效應(yīng),記憶效應(yīng)的原理是結(jié)晶化,在鋰電池中幾乎不會(huì)產(chǎn)生這種反應(yīng).但是,鋰離子電池在多次充放后容量仍舊會(huì)下降,其原因是復(fù)雜而多樣的.主要是正負(fù)極材料本身的變化,從分子層面來看,正負(fù)極上容納鋰離子的空穴結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸塌陷、堵塞;從化學(xué)角度來看,是正負(fù)極材料活性鈍化,泛起副反應(yīng)天生不亂的其他化合物.物理上還會(huì)泛起正極材料逐漸剝落等情況,總之終極降低了電池中可以自由在充放電過程中移動(dòng)的鋰離子數(shù)量.


 

  化學(xué)反應(yīng)原理固然很簡樸,然而在實(shí)際的產(chǎn)業(yè)出產(chǎn)中,需要考慮的實(shí)際題目要多得多:正極的材料需要添加劑來保持多次充放的活性,負(fù)極的材料需要在分子結(jié)構(gòu)級(jí)去設(shè)計(jì)以容納更多的鋰離子;填充在正負(fù)極之間的電解液,除了保持不亂,還需要具有良好導(dǎo)電性,減小電池內(nèi)阻.


  鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成,負(fù)極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳.常見的正極材料主要成分為 LiCoO2 ,充電時(shí),加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子,嵌入負(fù)極分子排列呈片層結(jié)構(gòu)的碳中.放電時(shí),鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出,重新和正極的化合物結(jié)合.鋰離子的移動(dòng)產(chǎn)生了電流.

 


 


 

 
 
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