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18650锂电池有哪些组成部分?

来源:钜大LARGE    2018-08-10    点击量:64

18650锂电池生产均需要有保护线路,防止电池被过充过放电。当然这个对于锂电池来说都是必须的,这也是锂电池的一个通弊,因为锂电池采用的材料基本都是钴酸锂材料,而钴酸锂材料的锂电池不能大电流放电,安全性较差,从分类上来看,18650锂电池的分类可以通过下面的方式来进行分类。


1、按电池实用性能分类


功率型电池和能量型电池。能量型电池以高能量密度为特点,主要用于高能量输出;功率型电池以高功率密度为特点,主要用于瞬间高功率输出、输出的电池。而功率能量型锂电池是伴随着插电式混合动力车的出现而出现的。它要求电池储存的能量较高,可以支持一段距离的纯电行驶,也要具备较好的功率特性,在低电量的时候进入混合动力模式。


简单理解,能量型类似于马拉松选手,要有耐力,就是要求高容量,对大电流放电性能要求不高;那么功率型就是短跑选手,拼的是暴发力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不远。


2、按电解质材料分


锂离子电池分为液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)。


液态锂离子电池使用液体电解质(目前动力用电池多为此种)。聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物凝胶电解质。关于固态电池,严格意义上的是指电极和电解质均为固态的。


3、按产品外观分类


分为:圆柱、软包、方形。


圆柱和方形外包装多为钢壳或者铝壳。软包外包装为铝塑膜,其实软包也是一种方形,市场上习惯将铝塑膜包装的称为软包,也有人将软包电池称为聚合物电池。


对于圆柱形锂离子电池,其型号一般为5位数字。前两位数字为电池的直径,中间两位数字为电池的高度。单位为毫米。例如18650锂电池,它的直径为18毫米,高度为65毫米。


4、按极片材料分类


正极材料:磷酸铁锂电池(LFP)、钴酸锂电池(LCO)、锰酸锂电池(LMO)、(二元电池:镍锰酸锂/镍钴酸锂)、(三元:镍钴锰酸锂电池(NCM)、镍钴铝酸锂电池(NCA))。


负极材料:钛酸锂电池(LTO)、石墨烯电池、纳米碳纤维电池。


关于市场上的石墨烯概念,主要是指石墨烯基电池,即在极片中加入石墨烯浆料,或在隔膜上加入石墨烯涂层。镍酸锂、镁基电池市场上基本不存在。


五、18650锂电池的充放电


按工业标准来说,对于锂电池,一般标称的容量是最小容量,这个容量是一批电池中,在25度室温条件下,先以cc/cv0.5c充满,并静置一段时间后(一般是12小时)。以0.2c电流恒流放电放电至3.0v(也有标准是2.75V,不过影响不大,3v到2.75v下降的很快没多少容量的),所放出的容量值,由于一批电池肯定有个体差异,实际放出容量最低的那个电池的容量值。也就是是说,这一批任何一个电池实际容量都应该大于或等于标称容量。


1、18650锂电池的充电过程


有些充电器使用廉价的方案实现的,在控制精度上不够好,容易造成电池充电异常,甚至损坏电池。选购充电器的时候尽量选择大品牌的18650锂离子电池充电器,质量和售后有保证,延长电池的使用寿命。品牌保障的18650锂离子电池充电器拥有四重保护:短路保护、过流保护、过压保护、电池反接保护功能等。过充电保护:当充电器对锂离子电池过充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态。


为此,保护器件需监测电池电压,当其到达电池过充电压时,即激活过充电保护功能,中止充电。过放电保护:为了防止锂离子电池的过放电状态,当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时,即激活过放电保护,中止放电,并将电池保持在低静态电流的待机模式。过电流及短路保护:当锂离子电池的放电电流过大或短路情况产生时,保护器件将激活过电流保护功能。


锂电池充电控制是分为两个阶段的,第一阶段是恒流充电,在电池电压低于4.2V时,充电器会以恒定电流充电。第二阶段是恒压充电阶段,当电池电压达到4.2V时,由于锂电池特性,如果电压再高,就会损坏,充电器会将电压固定在4.2V,充电电流会逐步减小,当电流减小到一定值时(一般是1/10设置电流时),切断充电电路,充电完成指示灯亮,充电完成。


锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。


2、18650锂电池的充电原理


锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。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,到达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。


同样道理,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,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,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。


不难看出,在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

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