锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品。接下来小编给大家介绍一下锂离子电池工作原理是什么以及锂离子蓄电池包及蓄电池选型。
1.锂离子电池工作原理是什么
锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程,就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用插入或脱插表示)。在充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插,被形象地称为“摇椅电池”。
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运动到负极。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(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。
一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一样,倒太快的话会产生泡沫,反而不满。
2.锂离子蓄电池包及蓄电池选型
蓄电池包一般是由蓄电池模块或单体电池组成。一个蓄电池模块又由多个单体电池组成。蓄电池装载在一个有电子和热控制的箱体中,这个箱体内还有整个蓄电池系统与车辆其它组成部分的接口设施以及蓄电池管理系统。每个模块也有其适当的包装、热控制和机械或电子设备。这个装载有蓄电池、热控制和电子设备以及其它部件的箱体就是我们通常所说的蓄电池包。
蓄电池选取
锂离子蓄电池的包装应该考虑到以下几点:蓄电池模块单体电池之间的互连设计;蓄电池、蓄电池模块与电子元件相互之间连接的具体设计;结构上受冲击和振动的保护;如何对蓄电池包进行碰撞保护;选择理想的固定在车辆的位置;与车辆其它组成部分的机械接口设计。因此在蓄电池的最初设计中,就必须考虑到:安全性(滥用限制);整个系统的包装费用;对包装的寿命和耐用性的影响;包装的可回收和再利用性;制造的成本;维修/修理方便性;散热管理(因为温度影响蓄电池寿命和性能);电子监测和控制;显示性能、容量、衰退等的计量设施等。所以在最初选用合适类型的蓄电池,关于蓄电池包的包装、互连设计、散热管理等都是非常有意义的。
蓄电池的安全性
安全性是锂离子蓄电池的最大关注点。在滥用试验中,过电压,过充,过放,过热,钉穿刺,外部短路,或内部短路缺陷等都可能导致蓄电池热失控和电解质泄漏,出现烟雾、开孔、火灾、甚至爆炸。关于在车辆上应用的蓄电池我们应该严格要求。虽然目前通过改进蓄电池正负极材料,添加能提高安全性能的添加剂和通过有效的电子和机械控制几乎可以消除或大大减少事故发生的可能性,但由于如过压和挤压以及热失控造成内部短路仍然要特别关注。因此应该针对性的对蓄电池包进行相应设计,减少这些情况的影响,提高蓄电池包的安全性。