电池基础知识课件.ppt

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1、电池基本原理一、电池基本知识1、电池组成要素①基本组成要素有：正极、负极、隔膜、电解液②辅助组成要素有：集流体、导电柱、外壳等2、电池分类电池一次电池(原电池）二次电池（充电电池）镍—镉镍—氢锂离子电池等锂锰等碱锰锌锰贮存电池燃料电池（1）什么是Li-ion电池？Li-ion电池是由锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion电池之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属。负极材料是碳材。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂电池。Li-ion电池的正极材

2、料是氧化锂钴，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，所以人们称之为Li-ion电池。自1991年日本索尼公司开发成功以碳材料为负极的锂离子电池以来，锂离子电池已迅速向产业化发展，并在移动电话、摄像机、笔记本电脑、便携式电器上大量应用。（2）Li-ion电池有哪些优点？Li-ion电池具有以下优点：1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8是镍-镉、镍-氢电池的三倍；2）比能量大。目前钢壳电池能达到的实际比能量为125W.h/kg和240-253W.h/L（2

3、倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH），随着技术发展，比能量可高达150W.h/kg和400W.h/L3）循环寿命长。一般均可达到500次以上，甚至1000次。4）安全性能好，无公害，无记忆效应。作为Li-ion前身的锂电池，因金属锂易形成枝晶发生短路，缩减了其应用领域；Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素；部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion电池不存在这方面的问题。5）自放电小室温下充满电的Li-ion电池储存1个月后的自放电率

4、为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。（3）Li-ion电池有哪些缺点？1）电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高（Co的资源较少），电解质体系提纯困难。2）不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大，故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在1C以下，只适合于中小电流的电器使用。3）需要保护线路控制。A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；因电池在充电过程中电压会不断上升，

5、故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电；B、过放保护：过放会导致大量活性物质容量不可逆而大量衰减，故也需要有保护线路控制。●容量●平台●内阻●工作电压●循环寿命●自放电二、锂离子电池性能指标（1）什么是电池的容量?影响电池容量有哪些因素？电池的容量有额定容量和标称容量之分。电池的额定容量是指电池在环境温度为20℃±5℃条件下，以5h率放电至终止电压时所应提供的电量，用C5表示。电池的标称容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际平均电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。

6、容量常见单位有：mAh、Ah(1Ah=1000mAh)。影响电池容量的因素主要有两个方面：一是活性物质的重量；二是活性物质的利用率。活性物质的利用率包括A、活性物质的活性：残余电化学反应的能力，与其晶形结构、制造方法和含杂质多少有关；B、电极和电池的结构：成型方法、极板孔径、厚度、真实表面积大小；C、电解液的组成；D、制造工艺；E、放电制度（T放、I放、V终）（2）什么是开路电压？什么是工作电压？开路电压是指电池在非工作状态下即电路中无电流流过时，电池正负极之间的电势差。一般情况下，Li-ion电池充满电

7、后开路电压为4.1—4.2V左右，放电后开路电压为3.0V左右。通过对电池的开路电压的检测，可以判断电池的荷电状态。工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反。Li-ion电池的放电工作电压在3.6V左右。（3）什么是电池内阻？内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降

8、低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，才能确保所得到的值的精确度。（4）什么是自放电率？自放电率又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影响。是衡量电池性能的重要参数。注：电池100%充满电开路搁置后，一定程度的自放