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概要:充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉變成化學能儲存起來,在使用時,再將化學能轉換成電能,它是可逆的,如電能化學能鋰電池的主要特點。鋰電池的最大特點是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時;kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。這里舉一個例來說明:5號鎳鎘電池的額定電壓為1.2V,其容量為800mAh,則其能量為0.96Wh(12V×08Ah)。同樣尺寸的5號鋰-二氧化錳電池的額定電壓為3V,其容量為1200mAh,則其能量為3.6Wh。這兩種電池的體積是相同的,則鋰-二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的3.75倍! 一節5號鎳鎘電池約重23g,而一節5號鋰-二氧化錳電池約重18g。一節鋰-二氧化錳電池為3V,而兩節鎳鎘電池才2.4V。所以采用鋰電池時電池數量少(使便攜式電子產品體積減小、重量減輕),并且電池的工作壽命長。另外鋰電池具有放電電壓穩定、工作溫度范圍寬、自放電率低、儲存壽命長、無記憶效應及無公害等優點。 鋰電池的缺點是價格昂貴,所以目前尚不能普遍應用,主要應用于掌上計算機、PDA、通信設備、照相機、衛星、導彈、魚雷、儀器等。隨著技術的發展、工藝的改進及生產

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鋰離子電池的基本知識

便攜式電子產品以電池作為電源。隨著便攜式產品的迅猛發展,各種電池的用量大增,并且開發出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能堿性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外,還有近年來開發的鋰電池。這里主要介紹有關鋰電池的基本知識。這包括它的特性、主要參數、型號的意義、應用范圍及使用注意事項等。
  鋰是一種金屬元素,其化學符號為Li(其英文名為lithium),是一種銀白色、十分柔軟、化學性能活潑的金屬,在金屬中是最輕的。它除了應用于原子能工業外,可制造特種合金、特種玻璃(電視機上用的熒光屏玻璃)及鋰電池。在鋰電池中它用作電池的陽極。
  鋰電池也分成兩大類:不可充電的及可充電的兩類。不可充電的電池稱為一次性電池,它只能將化學能一次性地轉化為電能,不能將電能還原回化學能(或者還原性能極差)。而可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉變成化學能儲存起來,在使用時,再將化學能轉換成電能,它是可逆的,如電能化學能鋰電池的主要特點。
  鋰電池的最大特點是比能量高。什么是比能量呢?比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時;kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。這里舉一個例來說明:5號鎳鎘電池的額定電壓為1.2V,其容量為800mAh,則其能量為0.96Wh(12V×08Ah)。同樣尺寸的5號鋰-二氧化錳電池的額定電壓為3V,其容量為1200mAh,則其能量為3.6Wh。這兩種電池的體積是相同的,則鋰-二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的3.75倍!
  一節5號鎳鎘電池約重23g,而一節5號鋰-二氧化錳電池約重18g。一節鋰-二氧化錳電池為3V,而兩節鎳鎘電池才2.4V。所以采用鋰電池時電池數量少(使便攜式電子產品體積減小、重量減輕),并且電池的工作壽命長。
  另外鋰電池具有放電電壓穩定、工作溫度范圍寬、自放電率低、儲存壽命長、無記憶效應及無公害等優點。
  鋰電池的缺點是價格昂貴,所以目前尚不能普遍應用,主要應用于掌上計算機、PDA、通信設備、照相機、衛星、導彈、魚雷、儀器等。隨著技術的發展、工藝的改進及生產量的增加,鋰電池的價格將會不斷地下降,應用上也會更普遍。不可充電的鋰電池
  不可充電的鋰電池有多種,目前常用的有鋰-二氧化錳電池、鋰—亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池。本文僅介紹最常用的。
  1鋰-二氧化錳電池(LiMnO2)
  鋰-二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極,并采用有機電解液的一次性電池。該電池的主要特點是電池電壓高,額定電壓為3V(是一般堿性電池的2倍);終止放電電壓為2V;比能量大(見上面舉的例子);放電電壓穩定可靠;有較好的儲存性能(儲存時間3年以上)、自放電率低(年自放電率≤2%);工作溫度范圍-20℃~+60℃。
  該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求,它有長方形、圓柱形及紐扣形(扣式)。圓柱形的也有不同的直徑及高度尺寸。


    上圖就是日本產萬勝鋰-二氧化錳電池,3伏電壓,不可充電,單節體積15x40毫米。

可充電鋰離子電池

    可充電鋰離子電池是目前手機中應用最廣泛的電池,但它較為“嬌氣”,在使用中不可過充、過放(會損壞電池或使之報廢)。因此,在電池上有?;ぴ骷蟣;さ緶芬苑樂拱汗蟮牡緋廝鴰?。鋰離子電池充電要求很高,要保證終止電壓精度在1%之內,目前各大半導體器件廠已開發出多種鋰離子電池充電的IC,以保證安全、可靠、快速地充電。
  現在手機已十分普遍,手機中一部分是鎳氫電池,但靈巧型的手機則是鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對延長電池壽命是十分重要的。鋰離子電池是目前應用最為廣泛的鋰電池,它根據不同的電子產品的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式,并且有由幾個電池串聯在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓為3.6V(有的產品為3.7V)。充滿電時的終止充電電壓與電池陽極材料有關:陽極材料為石墨的4.2V;陽極材料為焦炭的4.1V。不同陽極材料的內阻也不同,焦炭陽極的內阻略大,其放電曲線也略有差別,如圖1所示。一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池。現在使用的大部分是4.2V的,鋰離子電池的終止放電電壓為2.5V~2.75V(電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓,各參數略有不同)。低于終止放電電壓繼續放電稱為過放,過放對電池會有損害。
  鋰離子電池不適合用作大電流放電,過大電流放電時會降低放電時間(內部會產生較高的溫度而損耗能量)。因此電池生產工廠給出最大放電電流,在使用中應小于最大放電電流。鋰離子電池對溫度有一定要求,工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍。 鋰離子電池對充電的要求是很高的,它要求精密的充電電路以保證充電的安全。終止充電電壓精度允差為額定值的±1%(例如:充4.2V的鋰離子電池,其允差為±0.042V),過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應根據電池生產廠的建議,并要求有限流電路以免發生過流(過熱)。一般常用的充電率為0.25C~1C(C是電池的容量,如C=800mAh,1C充電率即充電電流為800mA)。在大電流充電時往往要檢測電池溫度,以防止過熱損壞電池或產生爆炸。
  鋰離子電池充電分為兩個階段:先恒流充電,到接近終止電壓時改為恒壓充電,其充電特性如圖2所示。這是一種800mAh容量的電池,其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA(充電率為1C)恒流充電,開始時電池電壓以較大的斜率升壓,當電池電壓接近4.2V時,改成4.2V恒壓充電,電流漸降,電壓變化不大,到充電電流降為1/10C(約80mA)時,認為接近充滿,可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動定時器,過一定時間后結束充電)。鋰離子電池在充電或放電過程中若發生過充、過放或過流時,會造成電池的損壞或降低使用壽命。

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