锂动力电池( 二 ) _生活百科

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锂动力电池单节锂电池的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。套用随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂动力电池随之进入了大规模的实用阶段。最早得以套用于心脏起搏器中。由于锂动力电池的自放电率极低，放电电压平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。锂动力电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作积体电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算机，计算器，照相机、手錶中。锂动力电池大量套用在手机上，可以说是最大的套用群体。举例：1、作电池组维修代换品有许多电池组：如笔记本电脑上用的那种，经维修发现，此电池组损坏时仅是个别电池有问题。可以选用合适的单节锂电池进行更换。2、製作高亮微型电筒笔者曾用单节3.6V1.6AH锂电池配合一个白色超高亮度发光管做成一只微型电筒，使用方便，小巧美观。而且由于电池容量大，平均每晚使用半小时，已用两个多月仍无需充电。3、代替3V电源。由于单节锂电池电压为3.6V 。因此仅需一节锂电池便可代替两节普通电池，给收音机、随身听、照相机等小家电产品供电，不仅重量轻，而且连续使用时间长。化学反应锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。放电反应：Li+MnO2=LiMnO2锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。充电正极上发生的反应为LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(电子)充电负极上发生的反应为6C+XLi++Xe- = LixC6充电电池总反应：LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6正极正极材料：可选的正极材料很多，主流产品多採用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：LiCoO23.7 V140 mAh/gLi2Mn2O44.0 V100 mAh/gLiFePO43.3 V100 mAh/gLi2FePO4F3.6 V115 mAh/g正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。充电时：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放电时：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4负极负极材料：多採用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。充电时：xLi+ + xe- + 6C → LixC6放电时：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C充电方法充电电压一般手机电池电压写的是3.7V但一般充电器的电压写的是5V,但不会影响使用的,因为根本没有3.7V的手机充电器卖.　新电池切勿过充对于新买的锂离子电池的“激活”问题，众多的说法是：充电时间一定要超过12小时，反覆做三次，以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法，明显是从镍电池（如镍镉和镍氢）延续下来的说法。所以这种说法，可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别，而且可以非常明确的告诉大家，所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标準时间和标準方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。那幺电池需要激活吗？答案是肯定的，需要激活！但是，这个过程是由生产厂家完成的，与用户无关，用户也没有能力完成。锂电池真正的激活过程是这样的：锂离子电池壳灌输电解液--封口--化成，就是恆压充电，然后放电，如此进行几个循环，使电极充分浸润电解液充分活化，直至容量达到要求为止，这个就是激活过程--分容，也就是说出厂后锂离子电池到用户手上已经是激活过的了。另外，其中有些电池的激活过程需要电池处于开口状态，激活以后再封口，除非您拥有了电芯生产设备，否则如何完成？可是为什幺有些产品的说明书上写着，建议用户前三次使用，要对手机进行完全的充放电呢？难道这不是激活吗？其实事实是这样的，在电池出厂，然后销售，再到用户的手中，会经历一段时间，一个月或者几个月，这样一来，电池的电极材料就会“钝化”，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此用户新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。长充、深充的危险长充可能导致过充。锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。在对某些机器上，充电超过一定的时间后，如果不去取下充电器，这时系统不仅不停止充电，还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的，但显然对电池的寿命而言是不利的。同时，长充电需要很长的时间，往往需要在夜间进行，而以我国电网的情况看，许多地方夜间的电压都比较高，而且波动较大。前面已经说过，锂电池是很娇贵的，它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多，于是这又带来附加的危险。事实上，浅放浅充对于锂电更有益处，只有在产品的电源模组为锂电做校準时，才有深放深充的必要。所以，使用锂电供电的产品不必拘泥于过程，一切以方便为先，随时充电。过充、过放的危害锂离子电池的额定电压，因为近年材料的变化，一般为3.7V，磷酸铁锂（以下称磷铁）正极的则为3.2V 。充满电时的终止充电电压一般是4.2V，磷铁3.65V 。锂离子电池的终止放电电压为2.75V～3.0V(电池厂给出工作电压範围或给出终止放电电压，各参数略有不同，一般为3.0V，磷铁为2.5V) 。低于2.5V（磷铁2.0V）继续放电称为过放，低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏，并不一定可以还原。而锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充。发展前景为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫醯氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。锂电池广泛套用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动脚踏车、电动机车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。锂离子电池以其特有的性能优势已在携带型电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍套用。开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到套用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电被广泛套用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和套用。《规划》出台有望改变世界锂电池格局4月18日，国务院讨论通过了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》（下称《规划》），明确了以纯电驱动为汽车工业转型的主要战略取向，推广普及非插电式的混合动力汽车，并提出了在2015年纯电动以及混合动力车累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆的目标。《规划》的出台，在坊间引发巨大关注。诸多专家认为，此举将促进汽车业进入新一轮发展期，此外，还在无形中为节能与新能源汽车的核心部件动力电池产业勾勒出一个庞大的市场轮廓。据资料显示，2008年全球锂离子电池产量为27.8亿颗，产业规模71亿美元，到了2011年锂离子电池产量增长到46.4亿颗，产业规模153亿美元。在《2012年中国锂离子电池产业研究》显示，中国是世界上除日本外最大的锂离子电池生产国及主要消费国，规模达到397.4亿元。而《规划》这一强大的助推剂，将有望改变当前世界锂电池产业格局。工作原理1、聚合物锂离子电池工作原理：锂离子电池正极一般採用钴酸锂、镍钴锰锂、磷酸铁锂，负极为石墨，电解液为LiPF6+EC+DMC，外壳採用铝塑膜包装。充电时锂离子从正极层状氧化物的晶格间脱出，通过有机电解液迁移到层状负极表面后嵌入到石墨材料晶格中，同时剩余电子从外电路到达负极。放电则相反，锂离子从石墨晶格中脱出回到正极氧化物晶格中。在正常充放电情况下，锂离子在层状结构的石墨和氧化物间的嵌入和脱出一般只引起层间距的变化，而不会引起晶体结构的破坏，伴随充放电进行，正负极材料的化学结构基本不发生变化，因此从充放电反应的可逆性来讲，锂离子电池是一种理想的可逆电池。锂离子进入电极过程叫嵌入，从电极中出来的过程叫脱出，在充放电时锂离子在电池正负极中往返的嵌入—脱出，正像摇椅子一样在正负极中摇来摇去，因此有人将锂离子电池形象的称为“摇椅电池” 。2、聚合物锂离子电池电化学反应机理