數(shù)碼相機鋰聚合物電池
803243 1050mah 3.7v
厚度：8.0mm
寬度：32.0mm
長度：43.0mm Max ( 含保護板)
鋰離子電池
來源：藍泰陽作者：admin瀏覽次數(shù)：2663發(fā)布時間：2023-02-21 20:19:08
基于德州大學奧斯汀分校 John Goodenough 教授的研究，索尼公司在 1991 年將鋰離子電池商業(yè)化。迄今為止，離子電池已經(jīng)成為世界上產(chǎn)量最大的電池。在2013 年,離子圓柱形電芯生產(chǎn)量約6.6億AH(安時)，軟包電芯高達7億AH(安時)
由于能量密度高，鋰離子電池很快成為小型電子器件電源的最佳選擇。這也就意味著，提供同樣的能量，鋰離子電池只需要鎳氫電池一半的體積和重量。在移動電源方面，比如手機、筆記本電腦，高能量密度意味著更長的運行時間。鋰離子電池是如何工作的呢? 事實上，和其他電池一樣，鋰離子電池也需要集流體，離子也隨充放電過程在正負極之間傳輸。在鋰離子電池中，充放電過程中伴隨著能量流的形成: 充電過程，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極: 放電時，鋰離子從負極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極(見圖 7.3)。離子電池充放電這一點和常識相反: 放電時，離子從負極傳輸?shù)秸龢O。圖7.3為充電過程示意圖，離子從正極材料進入電解液，經(jīng)過隔膜再進入電解液，最后從電解液進入負極。這個過程在負極銅箔和正極集流體之間產(chǎn)生電壓差。
相對于鎳基電池和鉛酸電池，鋰離子電池具有較高的工作電壓。通常情況下，鎳氫電池和鎳隔電池的工作電壓為1.2~1.5 V，而離子電池的工作電壓一般為3.2~3.8 V。工作電壓高就意味著達到相同的組裝電壓，鋰離子電池需要更少的電芯。例如組裝350V電壓的模組，鎳氫電池需要約292 塊電芯(350V/1.2V=292)，然而鋰離子電池僅需要98塊(350V/3.6V=98)。
除高壓與高能量密度以外，鋰離子電池還具有較低的自放電率。也就是說，電池儲存一段時間后，鋰離子電池的容量損失要比別的電池少很多。根據(jù)鋰離子電池類型不同，其平均每月自放電率大約為1%一5%容量損失分為兩種: 可逆性容量損失和永久性容量損失。可逆性容量損失通過充電可恢復，而永久性容量損失則無法恢復。幾乎所有的鋰離子電池都有可逆性和永久性容量損失。
另外，相對于其他電池，鋰離子電池具有非常好的循環(huán)壽命。鉛酸電池的完全充放電循環(huán)壽命約為 300~500 圈，而離子電池則達上千次。如果電池每次僅用80%的總能量，則鋰離子電池的循環(huán)壽命可高達數(shù)千次。
表 7.5 總結(jié)了目前最常用到的鋰離子電池種類、電化學性能和價格等信息，包括鎳鉆錳三元材料(NMC)電池、鎳鉆鋁三元材料(NCA)電池磷酸鐵鋰(LFP)電池、鈦酸鋰(LTO)電池、錳酸鋰（LMO）電池以及鈷酸鋰（LCO）電池。
鋰離子電池電芯的組成較少，只有五部分，與電芯相關(guān)的材料約10~20種(見圖 7.4)。電池包括正極材料、負極材料以及相對應(yīng)的集流體，正負極之間通過隔膜隔離，其主要成分為聚丙烯和聚乙烯塑料。正負極材料涂覆在集流體上與隔膜通過卷曲或疊片形成卷芯，然后裝進金屬殼或塑料膜內(nèi)，再經(jīng)過電解液注入等工序后便將金屬殼或者塑料膜完全密封，隨后便可移至下一個電芯工序。圖 7.5 顯示了鋰離子電池的主要部件與成本的關(guān)系。
表7.5不同鋰離子電池參數(shù)
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磷酸鐵鋰離子電池 |
錳酸鐵鋰離子電池 |
鈦酸鐵鋰離子電池 |
鈷酸鐵鋰離子電池 |
鎳鈷鋁三元鋰離子 |
鎳鈷錳三元鋰離子電池 |
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英文縮寫 |
LFP |
LMO |
LTO |
LCO |
NCA |
NMC |
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比能量 |
80~130 |
105~120 |
70 |
120~150 |
80~220 |
140~130 |
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能量密度 |
220~250 |
250~265 |
130 |
250~450 |
210~600 |
325 |
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比功率(Wkg) |
1400~2400 |
1000 |
750 |
600 |
1500~1900 |
500~3000 |
|
功率密度 |
4500 |
2000 |
1400 |
1200~3000 |
4000~5000 |
6500 |
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電芯電壓 |
3.2~3.3 |
3.8 |
2.2~2.3 |
3.6~3.8 |
3.6 |
3.6~3.7 |
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循環(huán)壽命 |
1000~2000 |
>500 |
>4000 |
>700 |
>1000 |
>1000~4000 |
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自放電 |
<1% |
5% |
2%~10% |
1%~5% |
2%~10% |
1% |
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成本價格 |
400~1200 |
400~900 |
600~2000 |
250~450 |
600~1000 |
500~900 |
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工作溫度 |
-20~60C |
-20~60C |
-40~55C |
-20~60C |
-20~60C |
-20~55 |
