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锂离子电池的组成,锂离子电池的短路维护

本站为您提供的锂离子电池的组成,锂离子电池的短路保护,锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。在介绍Li-ion之前,应先介绍锂电池。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二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。

  锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池开展而来。在介绍Li-ion之前,应先介绍锂电池。举例来讲,曾经照相机里用的扣式电池就属 于锂电池。锂电池的正极资料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。电池拼装 完成后电池即有电压,不需充电。这种电池也或许充电,但循环功用欠好,在 充放电循环进程中,简单构成锂枝晶,形成电池内部短路,所以一般情况下这 种电池是制止充电的。

  后来,日本索尼公司发明晰以炭资料为负极,以含锂的化合物作正极,在充放电进程中,没有金属锂存在,只要锂离子,这便是锂离子电 池。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子通过 电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有许多微孔,到达负极 的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。相同, 当对电池进行放电时(即咱们运用电池的进程),嵌在负极碳层中的锂离子 脱出, 又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。

  锂离子电池的组成,锂离子电池的短路维护

  咱们一般所说的电池容量指的便是放电容量。在 Li-ion 的充放电进程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状况。Li-ion Batteries 就像一把摇椅,摇椅的两头为电池的南北极,而锂离子就象运动员 相同在摇椅来回奔驰。所以 Li-ion Batteries 又名摇椅式电池。

  锂离子电池的组成:

  钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列:

  (1)正极——活性物质一般为锰酸锂或许钴酸锂,镍钴锰酸锂资料,电动自行车则遍及用镍钴锰酸锂(俗称三元)或许三元+少数锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则因为体积大、功用欠好或本钱高而逐步淡出。导电极流体运用厚度10–20微米的电解铝箔。

  (2)隔阂——一种经特别成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,能够让锂离子自在通过,而电子不能通过。

  (3)负极——活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体运用厚度7-15微米的电解铜箔。

  (4)有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则运用凝胶状电解液。

  (5)电池外壳——分为钢壳(方型很少运用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池运用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。

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  隔阂?Separator

  现在?在制作锂离子电池用的一切的原资料中?只要隔阂还需要进口?其他资料国内都有出产。所以?这儿咱们首要介绍以下有关隔阂的常识。

  在锂离子电池中,隔阂的作用是:

  1、正极和负极离隔,避免两个电极触摸因而发作短路;

  2、给锂离子供给满意多的孔隙,使电池在充电时锂离子从正极的活性资料解嵌出来,通过隔阂向负极活动;而在放电时则让锂离子从负极解嵌通过隔阂流向正极。为此,隔阂上要有空地。

  因为锂离子电池不断向大的容量,小型化和轻量化方向开展,因而要求隔阂要满意下列要求:

  从进步传导锂离子的才能上要求:

  (1) 隔阂要有满意大的空地率,以利于锂离子从孔隙中通过?孔隙率一般在30-60%?

  (2) 隔阂资料关于电解质溶液具有必定的亲合才能?以便包容电解质溶液,以上两点都是为了下降电池的内阻?以有利于锂离子活动,然后下降电池内阻;

  从电池的安全性上要求:

  (3) 孔隙不行过大,避免发作微短路;

  (4) 有满意大的抗穿刺的才能,避免被一些颗粒刺穿隔阂,引起部分短路;

  (5) 隔阂资料具有满意的化学稳定性,和电解液不发作化学作用;

  (6) 隔阂要有闭合孔隙的功用(shutdown),在电池遇到意外事端而升温时,隔阂的空地受热而熔化闭合,阻挠锂离子活动,亦即堵截了电流,避免有着火和爆破等更大的事端发作;

  (7) 隔阂的热收缩率和变形性要尽或许小;

  从电池的容量考虑:

  (8) 隔阂要尽或许薄以削减隔阂在电池内占有的空间;一般隔阂厚度在10-50μm,从保证安全考虑,锂离子电池的容量越大,所运用的隔阂越厚。例如:一般手机用电池能够选用16μm的隔阂,18650电池选用25μm的隔阂,动力电池选用40μm的隔阂。

  从加工功用上考虑:

  (9)?有满意大的拉伸强度,以便在拼装电池时隔阂不会被拉断或撕裂。

  制作锂离子电池隔阂的难点在于?上述种种要求中有不少是彼此对立的。例如:为了下降内阻,要求隔阂的孔隙率要高,但隔阂的孔隙率越高,隔阂的强度越差,越简单发作短路,相同,为了进步容量,隔阂要尽或许薄,但越薄强度越差。

  锂离子电池的短路维护:

  锂离子电池因为资料体系及制成工艺等诸多方面要素的影响,存在发作内短路的危险。尽管锂离子电池在出厂时都现已通过严厉的老化及自放电挑选,但因为进程失效及其他不行预知的运用要素影响,仍然存在必定的失效概率导致运用进程中呈现内短路。关于动力电池,其电池组中锂离子电池多达几百节乃至上万节,大大扩大了电池组发作内短的概率。因为动力电池组内部所包含的能量极大,内短路的发作极易诱发恶性事端,导致人员伤亡和财产损失。

  关于并联的锂离子动力电池模组,当其间一节或几节电池发作内短时,电池模组中的其他电池会对其放电,电池组的能量会使内短电池温度急速升高,极易诱发热失控,终究导致电池起火爆破。如暗示图1所示

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  图1:模组中单节电池内短暗示

  惯例的温度勘探在电池升温时,尽管能够奉告IC堵截主回路,但无法阻挠并联电池模组内部的继续放电, 而且因为主回路堵截,电池模组一切的能量都集中于内短路电池,反而增加了热失控发作的几率。

  抱负的计划是,在发现某节电池发作内短而升温时,能够堵截该节电池与模组中其他电池的衔接回路。如图2所示,在单节电池上拼装TE PPTC或许MHP-TA系列产品,当内短路发作时TE维护器材能够有效地阻断内短路电池与模组内其他电池的联络,避免恶性事端的发作。关于单体电池数量大的动力电池组,配组时对电池及器材内阻共同性要求较高,而MHP-TA因为其内部双金属结构,器材电阻的共同性非常好, 能够极大地满意关于电池内阻的要求。

  锂离子电池的组成,锂离子电池的短路维护

  图2:电池内短路维护解决计划

  锂离子动力电池的体系组成及实践路况杂乱,被迫器材的防护是必不行少的。

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