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锂电池-锂电池原理-特征-保护板原理-放电注意事项

信息来源:本站 日期:2017-12-06 

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锂电池是继镍镉、镍氢电池之后,可充电电池家族中的佼佼者.锂离子电池以其优秀的特性,被普遍应用于: 手机、摄录像机、笔记本电脑、无绳电话、电动工具、遥控或电动玩具、照相机等便携式电子设备中。

一、锂电池与镍镉、镍氢可充电池

锂离子电池的负极为石墨晶体,正极通常为二氧化锂。充电时锂离子由正极向负极运动而嵌入石墨层中。放电时,锂离子从石墨晶体内负极表面脱离移向正极。所以,在该电池充放电过程中锂总是以锂离子形态呈现,而不是以金属锂的形态呈现。因而这种电池叫做锂离子电池,简称锂电池。

锂电池具有:体积小、容量大、重量轻、无污染、单节电压高、自放电率低、电池循环次数多等优点,但价钱较贵。镍镉电池因容量低,自放电严重,且对环境有污染,正逐步被淘汰。镍氢电池具有较高的性能价钱比,且不污染环境,但单体电压只需1.2V,因而在运用范围上遭到限制。

二、锂电池的特性

1、具有更高的重量能量比、体积能量比;

2、电压高,单节锂电池电压为3.6V,等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压;

3、自放电小可长时间存放,这是该电池最突出的优越性;

4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电;

5、寿命长。正常工作条件下,锂电池充/放电循环次数远大于500次;

6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5~1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1~2小时;

7、可以随意并联运用;

8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池;

9、本钱高。与其它可充电池相比,锂电池价钱较贵。

三、锂电池的内部结构

锂电池通常有两种外型:圆柱型和长方型。

电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子搜集极及由铝薄膜组成的电流搜集极。负极由片状碳材料组成的锂离子搜集极和铜薄膜组成的电流搜集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件,以便电池在不正常状态及输出短路时维护电池不受损坏。

单节锂电池的电压为3.6V,容量也不可能无限大,因此,常常将单节锂电池中止串、并联处置,以满足不同场所的恳求。

四、锂电池的充放电要求

1、锂电池的充电:根据锂电池的结构特性,最高充电终止电压应为4.2V,不能过充,否则会因正极的锂离子拿走太多,而使电池报废。其充放电恳求较高,可采用专用的恒流、恒压充电器中止充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电,当恒压充电电流降至100mA以内时,应中止充电。

充电电流(mA)=0.1~1.5倍电池容量(如1350mAh的电池,其充电电流可控制在135~2025mA之间)。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右,充电时间约为2~3小时。

2、锂电池的放电:因锂电池的内部结构所致,放电时锂离子不能全部移向正极,必需保管一部分锂离子在负极,以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则,电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子,就要严厉限制放电终止最低电压,也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节,最低不能低于2.5V/节。

电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间(小时)=电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不应超越电池容量的3倍。(如1000mAH电池,则放电电流应严厉控制在3A以内)否则会使电池损坏。

目前市场上所售锂电池组内部均封有配套的充放电维护板。只需控制好外部的充放电电流即可。

五、锂电池的维护电路

两节锂电池的充放电维护电路如图一所示。由两个场效应管和专用维护集成块S--8232组成,过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路,由维护IC监视电池电压并中止控制,当电池电压上升至4.2V时,过充电维护管FET1截止,中止充电。为防止误动作,普通在外电路加有延时电容。当电池处于放电状态下,电池电压降至2.55V时,过放电控制管FET1截止,中止向负载供电。

过电流维护是在当负载上有较大电流流过时,控制FET1使其截止,中止向负载放电,目的是为了维护电池和场效应管。过电流检测是应用场效应管的导通电阻作为检测电阻,监视它的电压降,当电压降超越设定值时就中止放电。在电路中普通还加有延时电路,以区分浪涌电流和短路电流。该电路功用完善,性能可靠,但专业性强,且专用集成块不易置办,业余爱好者不易仿制。

锂电池原理


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