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锂电保护电路

发布时间:2014-03-02

保护电路,我们在日常生活、工作中都经常用到,但不知道大家对“锂电保护电路”是否知道呢?本文收集整理了一些资料,希望本文能对各位读者有比较大的参考价值。

锂电保护电路
锂电保护电路
锂电具有以下优点:


1) 电压高,单体电池的工作电压高达3.6-3.9V,是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍

2) 比能量大,目前能达到的实际比能量为100-125Wh/kg和240-300Wh/L(2倍于Ni-Cd,1.5倍于Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L

3) 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以上.对于小电流放电的电器,电池的使用期限 将倍增电器的竞争力.

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根本不存在这方面的问题。

5) 自放电小,室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。

6) 可快速充放电,1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上。

7) 工作温度范围高,工作温度为-25~45°C,随着电解质和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C。

锂电的缺点

1) 电池成本较高。主要表现在正极材料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0.5C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

控制锂电性能的关键材料——电池中正负极活性材料是这一技术的关键,这是国内外研究人员的共识。

1 正极材料的性能和一般制备方法

正极中表征离子输运性质的重要参数是化学扩散系数,通常情况下,正极活性物质中锂离子的扩散系数都比较低。锂嵌入到正极材料或从正级材料中脱嵌,伴随着晶相变化。因此,锂电的电极膜都要求很薄,一般为几十微米的数量级。正极材料的嵌锂化合物是锂电中锂离子的临时储存容器。为了获得较高的单体电池电压,倾向于选择高电势的嵌锂化合物。正极材料应满足:

1)在所要求的充放电电位范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性;

2)温和的电极过程动力学;

3)高度可逆性;

4)全锂化状态下在空气中的稳定性。

研究的热点主要集中在层状LiMO2和尖晶石型LiM2O4结构的化合物及复合两种M(M为Co,Ni,Mn,V等过渡金属离子)的类似电极材料上。作为锂电的正极材料,Li+离子的脱嵌与嵌入过程中结构变化的程度和可逆性决定了电池的稳定重复充放电性。正极材料制备中,其原料性能和合成工艺条件都会对最终结构产生影响。多种有前途的正极材料,都存在使用循环过程中电容量衰减的情况,这是研究中的首要问题。已商品化的正极材料有。
锂电保护电路
锂电保护电路

Li1-xCoO2(0<x<0.8),Li1-xNiO2(0<x<0.8),LiMnO2[7][8]。它们作为锂电正极材料各有优劣。锂钴氧为正极的锂电具有开路电压高,比能量大,循环寿命长,能快速充放电等优点,但安全性差;锂镍氧较锂钴氧价格低廉,性能与锂钴氧相当,具有较优秀的嵌锂性能,但制备困难;而锂锰氧价格更为低廉,制备相对容易,而且其耐过充安全性能好,但其嵌锂容量低,并且充放电时尖晶石结构不稳定。从应用前景来看,寻求资源丰富、价廉、无公害,还有在过充电时对电压控制和电路保护的要求较低等优点的,高性能的正极材料将是锂电正极材料研究的重点。国外有报道LiVO2亦能形成层状化合物,可作为正极电极材料[9]。从这些报道看出,虽然电极材料化学组成相同,但制备工艺发生变化后,其性能改变较多。成功的商品化电极材料在制备工艺上都有其独到之处,这是国内目前研究的差距所在。各种制备方法优缺点列举如下。

1)固相法一般选用碳酸锂等锂盐和钴化合物或镍化合物研磨混合后,进行烧结反应[10]。此方法优点是工艺流程简单,原料易得,属于锂电发展初期被广泛研究开发生产的方法,国外技术较成熟;缺点是所制得正极材料电容量有限,原料混合均匀性差,制备材料的性能稳定性不好,批次与批次之间质量一致性差。

2)络合物法用有机络合物先制备含锂离子和钴或钒离子的络合物前驱体,再烧结制备。该方法的优点是分子规模混合,材料均匀性和性能稳定性好,正极材料电容量比固相法高,国外已试验用作锂电的工业化方法,技术并未成熟,国内目前还鲜有报道。

3)溶胶凝胶法利用上世纪70年代发展起

来的制备超微粒子的方法,制备正极材料,该方法具备了络合物法的优点,而且制备出的电极材料电容量有较大的提高,属于正在国内外迅速发展的一种方法。缺点是成本较高,技术还属于开发阶段。

4)离子交换法Armstrong等用离子交换法制备的LiMnO2,获得了可逆放电容量达270mA•h/g高值,此方法成为研究的新热点,它具有所制电极性能稳定,电容量高的特点。但过程涉及溶液重结晶蒸发等费能费时步骤,距离实用化还有相当距离。

经过本文讲解,大家对锂电保护电路,是否有所了解?锂电保护电路是值得我们好好学习,希望对大家有帮助!

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