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锂电池工作原理和充放电原理,锂电充电器原理

来源:存能电气  日期:2019-06-25 13:51  浏览量:

  锂电池工作原理和充放电原理,锂电充电器原理。锂电池的充放电不是通过传统的方式实现电子的转移,而是通过锂离子在层壮物质的晶体中的出入,发生能量变化。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。

锂电池工作原理.jpg

  锂离子电池工作原理

  锂电池在结构上主要有五大块:正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线。锂离子电池是一种二次电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

  锂离子电池的充放电过程就是Li+在正负极材料的嵌入和脱嵌并伴随着能量的吸收和释放的过程。给锂离子电池充电:Li+从正极材料中脱嵌,经电解液到达负极,吸收电子后嵌入负极材料中形成能量较高嵌入化合物。

  1、充电时

  在电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出,经过电解质,嵌入到负极晶格中。充电开始时,应先检测待充电电池的电压,如果电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,一般选0.05C左右。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、放电时

  过程正好相反锂离子返回正极,电子通过用电器由外电路到达正极与锂离子复合。锂电池放电电流越大,放电容量越小,电压下降更快。

  锂电池的充放电过程,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”。

  锂电池的特点

  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、可以随意并联使用;

  8、由于锂电池中不含镉、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。

  锂电池充电器原理

  锂电池充电器是专门用来为锂离子电池充电的充电器。锂离子电池对充电器的要求较高,需要保护电路,所以锂电池充电器通常都有较高的控制精密度,能够对锂离子电池进行恒流恒压充电。锂离子电池的充电过程可以分为三个阶段:涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电。

  需要注意的是,锂离子电池的充电过程与镍镉、镍氢电池的充电过程是完全不同的,它是一个复杂的电化学反应过程。因此需要配置专用的充电器进行充电。即便是专用的锂电池充电器,由于对充电电压允差的要求非常严格(一般为1%),也要区分电池充满电时的电压是4.1V还是4.2V。充电器的好坏,对锂电池的寿命起着至关重要的作用。

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