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鋰電池工作原理和充放電原理,鋰電充電器原理

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鋰電池工作原理和充放電原理,鋰電充電器原理。鋰電池的充放電不是通過傳統的方式實現電子的轉移,而是通過鋰離子在層壯物質的晶體中的出入,發生能量變化。根據鋰電池的結構特性,最高充電終止電壓應為4.2v不能過充,否則會因正極的鋰離子拿走太多,而使電池報廢。
鋰離子電池工作原理
鋰電池在結構上主要有五大塊:正極、負極、電解液、隔膜、外殼與電極引線。鋰離子電池是一種二次電池,它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時,li+從正極脫嵌,經過電解質嵌入負極,負極處於富鋰狀態;放電時則相反。
鋰離子電池的充放電過程就是li+在正負極材料的嵌入和脫嵌並伴隨著能量的吸收和釋放的過程。給鋰離子電池充電:li+從正極材料中脫嵌,經電解液到達負極,吸收電子後嵌入負極材料中形成能量較高嵌入化合物。
1、充電時。
在電場的驅動下鋰離子從正極晶格中脫出,經過電解質,嵌入到負極晶格中。充電開始時,應先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低於3v,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,一般選0.05c左右。一般鋰電池充電電流設定在0.2c至1c之間,電流越大,充電越快,同時電池發熱也越大。而且,過大的電流充電,容量不夠滿,因為電池內部的電化學反應需要時間。就跟倒啤酒一樣,倒太快的話會產生泡沫,反而不滿。
2、放電時。
過程正好相反鋰離子返回正極,電子通過用電器由外電路到達正極與鋰離子復合。鋰電池放電電流越大,放電容量越小,電壓下降更快。
鋰電池的充放電過程,就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中,同時伴隨著與鋰離子等當量電子的嵌入和脫嵌(習慣上正極用嵌入或脫嵌表示,而負極用插入或脫插表示)。在充放電過程中,鋰離子在正、負極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插,被形象地稱為「搖椅電池」。
鋰電池的特點
1、具有更高的重量能量比、體積能量比;
2、電壓高,單節鋰電池電壓為3.6v,等於3隻鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯電壓;
3、自放電小可長時間存放,這是該電池最突出的優越性;
4、無記憶效應。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應,所以鋰電池充電前無需放電;
5、壽命長。正常工作條件下,鋰電池充/放電循環次數遠大於500次;
6、可以快速充電。鋰電池通常可以採用0.5~1倍容量的電流充電,使充電時間縮短至1~2小時;
7、可以隨意並聯使用;
8、由於鋰電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素,對環境無污染,是當代最先進的綠色電池。
鋰電池充電器原理
鋰電池充電器是專門用來為鋰離子電池充電的充電器。鋰離子電池對充電器的要求較高,需要保護電路,所以鋰電池充電器通常都有較高的控制精密度,能夠對鋰離子電池進行恆流恆壓充電。鋰離子電池的充電過程可以分為三個階段:涓流充電(低壓預充)、恆流充電、恆壓充電。
需要注意的是,鋰離子電池的充電過程與鎳鎘、鎳氫電池的充電過程是完全不同的,它是一個複雜的電化學反應過程。因此需要配置專用的充電器進行充電。即便是專用的鋰電池充電器,由於對充電電壓允差的要求非常嚴格(一般為1%),也要區分電池充滿電時的電壓是4.1v還是4.2v。充電器的好壞,對鋰電池的壽命起著至關重要的作用。
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