电池的使用寿命主要与放电电流的大小和电池的容量大小有关,锂离子电池发展与应用

电池是大家所熟悉的,但你是否了解电池的有关指标?电池的有关数据表示什么意义呢?请看下面几个问题。

携带型电子产品皆以电池作为电源。随着携带型产品的迅速发展,各种电池的用量大增,并且开发出许多新型电池。除大家较熟悉的碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外,还有近年来成为主流的锂离子电池。这里会介绍有关锂离电池的相关知识,包括它的特性、主要参数、应用范围,最后并提供锂离子电池充电线路的设计参考。

首先,先让我们来回顾一下电池的发展史。1836年,丹尼尔电池诞生;1859年,铅酸电池发明,一直到今天还是非常常用;1878年,法国的L.梅谢在锌锰电池中用含铂的多孔性炭电极代替二氧化锰炭包,开发了锌空气干电池的技术;1883年,氧化银电池发明(如今常用于手表用1.55V纽扣电池,另有大型化电池组用于卫星、潜艇等高大上的地方)。

一、电池的容量

锂离子电池发展与应用

1888年,锌锰干电池开始实现商品化;

人们使用的各类电池都是将其他形式的能转化为电能的装置。在使用过程中,电池对用电器供电的过程就是电池放电的过程,电池能释放的电荷的总量叫做电池的容量。对于可充电的电池,同样把可充电电荷的总量称为电池的容量,其常用单位有毫安·时或安·时。例如,某型号手机的锂电池上标有“650mA·h 3.6V”的字样,其中“650mA·h”是指电池的容量,表示在充电电流为650mA时,1h可充满电。对于干电池而言,其体积越大,内部所装的化学药品越多,其容量越大,这就是同类电池体积越大越耐用的道理。根据用电器的工作需要,一般使用的干电池的电压都设计为1.5V。

锂离子电池是目前应用最为广泛的可再次充电式电池,它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式,可以单节电池使用于低功率应用,也可以将多节电池进行串并联组合得到更高电压与容量,用于电动工具与笔记型电脑。锂离子电池中的电解液可以是凝胶体、聚合物(锂离子/锂聚合物电池)、或凝胶体与聚合物的混合物。因为目前尚未发现能够在室温条件下有效运送锂离子的聚合物,所以大多数的锂离子/ 锂聚合物电池实际上是结合凝胶体和聚合物的混合型电池。

1899年,镍镉、镍铁电池被发明,这使得镍正极材料体系的电池开始进入人们视野,并延续至今日的镍系电池家族;

二、电池的使用寿命

锂离子电池有别于一般的化学电池,其充放电工作过程是通过电池正负极中锂离子的嵌入和脱嵌来实现的,当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液移动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。同样,当对电池进行放电时,嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又移动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在充放电过程中,锂离子处于从正极-负极-正极的运动状态。由于锂离子电池中使用的是离子状态的锂而非金属锂,危险性低,安全性高。

20世纪初期,电池理论和技术发展一度陷入停滞。直到第二次世界大战之后,电池技术才有了新的重大发展;

电池的使用寿命主要与放电电流的大小和电池的容量大小有关。使用寿命即是电池放电时间的长短,t=Q/I(Q为电池容量,I为放电电流)。如电子手表中的钮扣锂电池,可以使用10年,而同体积的碱性电池,只能使用一两年。

电池特性

1947年,实现了镍镉电池的密封化,使镍镉干电池成为可能;

三、电池储存的能量

esball世博,电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时,电池非静电力所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质,与电池的大小无关。电池所能输出的总电荷量为电池的容量,通常用安培小时作单位。

1949年,劲量开发出小型化碱性锌锰干电池,使一次性电池的容量和放电功率都大大提高;

电池储存的能量,即是电池放电所能做的电功的多少,W=Ult=UQ。如:一节5号干电池容量500mA·h,表示此节电池以500mA的电流放电可工作1h,即Q=It=0.5

在电池反应中,每公斤反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。所谓比能量指的是单位重量或单位体积中所储存的能量,以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,L是升。电池的实际比能量要比理论比能量小。因为电池中的反应物并不全按电池反应进行,同时电池内阻也会引起电压降。另一方面,电流流过电池的截面积越大,其内阻越小。锂离子电池的最大特点是比能量高,现今的锂离子电池技术可达到比能量为80~120 wh/kg,而传统铅酸电池的比能量仅为30~40 wh/kg,因此锂离子电池可以以较小体积储存更高能量,有助于讲求轻薄短小的行动电子装置与要求高续航力的电动车应用。

1958年,Harris提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质,这带来多种一次性锂电池的实用化,包括锂二氧化锰电池、锂亚硫酰氯电池以及锂-二硫化铁电池,就是常说的锂铁电池;

A×3600s=1800C,如果用电池给工作电流为65μA左右的石英钟供电,可使用t=Q/I

以下亦列出锂离子电池的几项特点:高容量: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%.

1988年,南孚创办,开创国产品牌逆袭外资电池先河,目前已经跻身世界五大碱性电池生产商之一;

=500mA·h/0.065mA=7692h=320天,此节电池储存的能量E=W=UQ=1.5V×l800C=

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

2009年,耐时掌握锂铁电池核心知识产权,实现全面国产化,在全球市场与劲量一较高下。

2700J。电池的容量会随着电池的放电而下降,储存的能量也会下降。

· 高稳定:由于不含金属锂,危险性低,因而不受飞机运输关于禁止在客机携带规定的限制。

市面上容易购买到的干电池AA主要是碳性电池和碱性电池,不论大超市还是小杂货店都容易购买。镍氢充电电池则相对少见的多,不过也还算能买到。那么,这几种电池区别在哪,又如何正确选择电池呢?下面我们就分别介绍这三种电池。

四、电池的识别

· 长寿命:可充电锂离子电池充电全满时、电压约为4.2伏特,放电时电压会下降、但不宜低于约2.5伏特,保存电压或出厂电压约为3.6至3.7伏特。使用寿命主要关键为充电次数,优良的可充电锂离子电池约有500次以上的寿命(由2.5伏特充电至4.2伏特算一次),且锂离子电池不存在记忆效应。

一、碳性电池

5号电池作为目前常用的一种干电池,有普通电池、高容量电池、高功率电池、碱性高能电池等。从其外壳上的标记看,常有R6S、R6C、R6P、LR6等字符。“R”表示电池为圆柱体,“6”为电池序号,表示5号电池。“S”表示普通电池,适用于间断性小电流用电的电器,如半导体收音机等。“c”表示高容量电池,它用很薄的纸板代替了原来的糊状电解质,多了Mn02正极材料,因此,其容量比普通电池大。“P”表示高功率电池,适用于强电流和连续放电使用,如在“随身听”中使用“R6P”比用“R6S”时间长。“L”表示碱性电池,该电池电极反应面积大,放电能力是上述几种电池的数倍。

· 快速充电:使用额定电压为4.2V的定电压/定电流充电器,可以使锂离子电池在1~2.5个小时内就充满电。但须注意如果充电电压超过4.3伏特以上,有爆炸的危险。电池电压低于2.0伏特,则锂离子电池损毁,无法再使用或充电。

碳性电池,学名是中性锌-二氧化锰干电池(zinc-manganesedrybattery),最简单的识别方法:电池皮上型号为R6+后缀,就是此类电池,后缀S表示普通,P表示高功率,C表示高容量等等。碳性电池放电功率很低,放电容量也很拙计,所以只适合用于低耗电电器,如钟表、遥控器等。另外,碳性电池的负极就是电池外壳,放电完毕后常常由于外壳破裂而发生电解液泄露,损坏用电设备。最大的优点是价钱便宜,市面上单价常常低于一元,甚至有低于5角的。

五、电池与环境污染

电池充电方式

二、碱性电池

本文由esball世博发布于esball手机版,转载请注明出处:电池的使用寿命主要与放电电流的大小和电池的容量大小有关,锂离子电池发展与应用

TAG标签:
Ctrl+D 将本页面保存为书签,全面了解最新资讯,方便快捷。