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1、Lithium Ion BatteryTraining Material锂离子电池培训,Prepared:Bryan FuMar 9,2004,锂离子电池的特点,高的体积能量密度:1.5倍于镍鎘电池高的重量能量密度:2.0倍于镍鎘电池公称电压3.7V,3.0倍于镍鎘和镍氢电池.负极石墨型电池具有平滑的放电曲线长循环寿命,300-500次低自放电:2%/月无记忆效应安全,应用锂离子材料,非锂金属.,充放电机理,锂离子电池反应(正极)LiCoO2 Li1-xCoO2+xLi+xe-(负极)Cy+xLi+xe-CyLix(全反应)LiCoO2+Cy Li1-xCoO2+CyLix,Charge,Di
2、scharge,Charge,Discharge,Charge,Discharge,锂离子电池充放电反应图,Graphite 石墨,钴酸锂 LiCoO2,此电池机理也称“摇椅电池”,在充放电时,锂离子在+&之间嵌入与迁出.,NiCd&NiMH,NiMH&NiCd应用碱液来传替电荷有水和氧气产生充放电效率低于100%Li-ion电解液采用有机电解质无水和氧气产生100%的充放电效率,正极材料,主要的三种电池材料Lithium Cobaltate(LiCoO2)Lithium Nickelate(LiNiO2)Lithium Manganate(LiMn2O4),目前市场上常用的材料是LiCoO2
3、,不同正极材料的特性,*GP 采用 LiCoO2.,负极材料,目前常用的材料是石墨,GP也是一样.,电解液,电解液的作用是传替锂离子.锂离子电池电压高达到4V,能分解水.应用于电解液的是有机无水锂盐1)电导率高2)(4V)电化学稳定3)化学和热性稳定4)工作温度范围广,隔膜,电的绝缘材料对电解液具有化学和热的稳定性良好的电解液保持能力具有多孔便于锂离子的转移厚度要薄但机械性能良好普通用的是聚乙烯和聚丙烯材料的多孔膜,钢壳材料,Stainless can 不锈钢钢壳Nickel-plated iron 镀镍钢壳Aluminum alloy 铝合金壳体GP电池:方形电池采用铝合金壳体,圆柱电池采用
4、镀镍钢壳,Cylindrical Type 圆柱型,Content,Features of Cylindrical Battery 特点Structure of Cylindrical Battery结构Charge Characteristics充电特性Discharge Characteristics放电特性Storage characteristics储存特性Cycle Life循环寿命,Features of Cylindrical Battery圆柱型锂电的特性,最早的锂电池型号可以进行串并联结构适合用于PC&便携式摄像机比方型电池具有更高的容量高能量密度,结构,充电特性,充电方式:
5、先恒流-再恒压(CC-CV)最大充电电压:4.2V+/-0.05V.充电电流:0.2C to 1C截止充电电流:0.02C-0.05C充电温度:255C注意:不要连续充电,电池性能将恶化,特性一,充满电状态充电电流为零=0,电压为4.2V.通常电流=0.02-0.05C,表示已经充满.,100,75,50,25,Capacity(%),Voltage,Current,%capacity,在1C充电时,电池回长时间处于恒电压,如果大于1C充电,电池寿命会受影响,GP1865L200不同充电倍率下的充电特性,温度对充电的影响,Charge time at low temperature incre
6、ases due toIncrease of internal resistance Ri,放电特性,高电压:3 times NiCd or NiMH截止电压:2.8-3V per cell最大放电电流 2C放电温度:-30C to 55C注意:放电电压低于2.0V,电池可能会被损害,GP1865L220不同充电倍率下的充电特性,充电：CC/CV,4.2V,0.6Cx2.5hrs,20放电：CC 2.8V,20,Capacity(mAh),Voltage(V),不同温度下0.2C 放电特性,充电：CC/CV,4.2V,0.6Cx2.5hrs,20放电:CC 0.2C to 2.8V,Capac
7、ity(%),Voltage(V),电池放电温度 GP1865L220,1.0C,0.2C,0.5C,1.5C,充电：CC/CV,4.2V,0.6Cx2.5hrs,20 放电：CC to 2.8V,20,Capacity(mAh),Temperature,1865L200放电深度与循环寿命,More Cycle with Lower Depth of DischargeBut total mAH discharged can sometimes decrease,过放电的影响,损害电池性能.强制过放电,电压可能反极.反复的过放电,性能迅速降低推荐以下放电截止电压:For 1 series(3.
8、7V)connection:2.8V 以上.For 2 series(7.4V)connection:6.0V 以上For 3 series(11.1V)connection:9.0V 以上For 4 series(14.8V)connection:12.0V 以上,储存特性,室温,满充电条件下,电池自放电率3%左右字放电率小于NiCd&NiMH字放电率取决与充电状态和环境温度自放电电流包括:自身消耗电流+保护元件电流,储存特性,储存特性不可循环的容量损失,100%充电状态损失容量是最大的,不可逆的容量损失,电池可能损失容量 10%损失的更快:高温 and 高充电状态.存放状态 40%60%较
9、低的自放电.大约 10%每年.充电活化可以恢复可逆容量.,储放注意,温度&湿度 湿度:6520%50 to 60:1 week40 to 50:4 weeks30 to 40:12 weeks2)从用电器拆下存放电池不适合满充电存放,长期存放或运输,应该定期对电池预充电,4)每6个月应该充电10%.保证电池容量40%60%,循环寿命,*循环寿命的终止:保证放电在80%的额定容量为止的循环次数*GP规格书有详细描述,1865L200 循环寿命 0.2C&1C Rate,放电特性-循环,Ri 的增大导致放电电压的降低,循环寿命的因素,过充电压过高.连续长时间充电.充放电流过大.过放电-低于保护工作
10、电压.环境温度过高.,方型锂电池,电池特点,尺寸小重量轻适合轻便用电器 PDA,手提电话,便携式 DVD etc.高能量密度,相比NiCd&NiMH,方型锂电池结构,方型锂电充电厚度变化GP413048L60,相关电池的厚度,安全性,内容,摘要安全机理安全标准保护元件,摘要,Li-ion 电池内含易燃物,必需确保安全预防电池滥用或非正常使用导致事件发生防止电池过充,过放,或过大电流.保护元件与电池整合一起装配.,圆柱锂电的头部结构,负极TAB,PTC用途,高温,大电流,增加电池的内阻.保护电流温度达到120-130C,电流切断 保护外部短路,切断电流,压力增大,排气孔开放,压力近一步增加,防止
11、电池爆炸,排气孔的用途,过热发生时,电池内压力增加,用于排气泻压过充电 过放电燃烧防止爆炸.,3-层隔膜的用途,温度超过135 to 140 C,PP层仍然完好,但是PE层已经阻断了电解液的流通,从而阻断电流通过,负,Prismatic Type安全机理及排气,Prismatic Type,Prismatic 型的泻压孔,安全测试UN&UL,UL1642 Lithium testing items,保护电路,保护过充过放电为客户特殊设计制造过充电压限制:4.28V to4.35V/cell过放电压限制:2.3-2.5V/cell 过电流或短路,The Endthank you very much,
