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400Wh/L。
2、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。
3、安全性能好,无公害,无记忆效应。
4、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%。
5、可快速充放电,1C充电是容量可以达到标称容量的80%以上。
6、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。
1、锂电池成本较高。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。
(1)过充保护:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题;故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电;
(2)过放保护:过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制。
锂电池是一种可充电电池,主要依靠锂离子在正负极之间移动。当锂电池放电时,电子和Li+同时作用,方向相同,但路径不同,电子通过外部电路由负向正极;锂离子Li+从负极“跳进”电解液流出,“游泳”到达正极并与运行了很长时间的在一起结合。在锂电池的充放电过程中,锂离子处于从正极到负极再到正极的移动状态。
锂电池的结构由五部分组成:正极、负极、电解液、隔膜、外壳和电极引线。锂电池的结构可分为缠绕型和堆积型两大类。液体锂电池具有缠绕结构,而聚合物锂电池同时具有缠绕结构。
1、阴极材料
活性材料、导电剂、溶剂、粘合剂、基体。在锂电池中,正材料市场容量最大,附加值较高,约占锂电池成本的30%,毛利率低水平15%,高水平70%以上。目前,材料已批量应用于锂电池,主要包括锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂镍镍锰氧化物、锂钴镍锰氧化物和磷酸铁锂。
2、负极材料
活性物质(石墨,MCMB,CMS)、粘合剂、溶剂和基体。负电极材料在锂电成本中所占比例较低,主要包括碳负极材料和非碳负极材料。
3、隔膜
隔膜作为隔离电极的装置放置在两极之间,藉以避免了两极活性物质直接接触导致锂电池内部短路。隔膜仍然需要能够让带电离子通过形成一条路径。主要的锂电池隔膜材料产品包括单层PP、PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双PP/PP和三层PP/PE/PP。
4、电解液
外壳五金(钢壳、铝壳、盖板、耳、绝缘片、绝缘带)较好的电解液是LiPF6,但价格昂贵;其他有LiAsF6,但毒性大;LiClQ,具有强氧化性;有机溶剂包括DEC、DMC、DME等。
5、电池外壳
分为钢外壳(方形很少使用)、铝外壳、镀镍铁壳(用于圆柱形电池)、铝塑膜(软包装)等,以及电池盖,也是电池的正负引出端。
1、交通动力电源的应用
我国的电动车大部分还是采用的铅酸电池作为动力。则电池的本身质量就有十几公斤。如果采用锂离子电池,电池的质量只有约3公斤。所以,锂离子电池代替电动自行车的铅酸电池是必然趋势,这样电动车的轻快、便捷、安全、廉价将会受到越来越多人士的欢迎。
2、新能源储能动力电源的应用
对我国而言,汽车污染日益严重,尾气、噪音等对环境的破坏到了必须加以控制和治理的程度,特别是在一些人口稠密、交通拥挤的大中城市情况变得更加严重。因此,新一代的锂离子电池因其无污染、少污染、能源多样化的特征在电动汽车行业得到了大力的发展,所以锂离子电池的应用是解决目前状况的良策。
3、电力储能电源的应用
由于锂离子电池具有很强的优势,航天组织也将锂离子电池应用于航天任务中。目前锂离子电池在航空领域的主要作用是为发射和飞行中的校正、地面操作提供支持;同时有利于提高一次电池的功效并支持夜间作业。
4、移动通信的应用
小到从电子表手表、CD唱机、移动电话、MP3、MP4、照相机、摄影机、笔记本电脑、手机、各种遥控器剃须刀、手枪钻、儿童玩具等。大到从医院、宾馆、超市、电话交换机等场合的应急电源,电动工具都在广泛的使用锂离子电池。
1、最快的检验方法是测试内阻和最大放电电流,质量好的锂电池,内阻非常小,最大放电电流很大。采用20A量程的万用表,直接短接锂电池的两个电极,电流一般应在10A左右,甚至更高,而且能保持一段时间,相对稳定的就是好电池。
2、看外观。外观的丰满程度,比如一般2000mAh左右的锂电池,体积较偏大。 做工比较精细或者包装显得比较丰满。
3、看硬度。可以用手轻捏或者适度捏取锂电池中间部分,硬度适中,无柔软挤压感则证明锂电芯属于比较优质的电芯。
4、看重量。除去外包装感知一下电池重量是否是比较沉,若厚重者属于优质电芯。
5、在锂电池带电工作过程中,持续放电10分钟左右电池两极若不发烫,则证明电池保护板系统完善,一般带优质保护板的锂电池质量均比普通锂电池好。
1、适度充电
保持锂离子电池适度充电、放电可延长电池寿命。锂离子电池电量维持在10%~90%有利于保护电池,给手机、笔记本电脑等数码产品的电池充电时,无需达到最大值。
2、选择合适的充电温度
锂电池充电温度范围:0~45摄氏度,锂电池放电温度范围0~60摄氏度。
3、避免过冲
锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充,锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏,甚至爆炸。
4、首冲不用激活,标准充电时间
锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别,不用充电时间一定要超过12小时,反复做三次,按照标准时间和标准方法充电,特别是不要进行超过12个小时的超长充电。
5、不要边充边玩
不建议边充边玩手机,总算要边充边玩也应该在半电量(即50%左右)的时候比较安全,如果在满电量时电池内部的温度比较高,玩手机时发热量会变大,电池温度高了会对寿命产生一定的影响。
6、避免在过高温度下充电
如果在高于规定的操作温度,即35°C以上的环境中使用锂电,电池的电量将会不断的减少,即电池的供电时间不会像往常那样长。如果在这样的温度下,还要为设备充电,那对电池的损伤将更大。即使是在较热的环境中存放电池,也会不可避免的对电池的质量造成相应的损坏。所以,尽量保持在适益的操作温度是延长锂电寿命的好方法。
7、避免在过低温度下充电
如果在低温环境,即4°C以下中使用锂电,同样也会发现电池的使用时间减少了,有些手机的原装锂电在低温环境中甚至充不上电。但不必太担心,这只是暂时状况,不同于高温环境下的使用,一旦温度升起来,电池中的分子受热,就马上恢复到以前的电量。
充电过程可以分为四个阶段:涓流充电、恒流充电、恒压充电以及充电终止。
1、涓流充电
涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电,涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例,则涓流充电电流为100mA),
2、恒流充电
当电池电压上升到涓流充电阈值以上时,提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V.
3、恒压充电
当电池电压上升到4.2V时,恒流充电结束,开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少,当减小到0.01C时,认为充电终止。(C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法,如电池是1000mAh的容量,1C就是充电电流1000mA。)
4、充电终止
有两种典型的充电终止方法:采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流,并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时,持续充电两个小时后终止充电过程。
1、从使用寿命看
铅酸电池在寿命比锂电池的寿命比较短,从电池内部的结构上面去看,锂电池的循环寿命在1000次到2000次左右,而铅酸电池在电池的使用的循环寿命上面,电池的循环使用的次数上面去分析,铅酸电池在使用上面只有300-350次左右,从这个方面去看,铅酸电池的寿命不如锂电池,那么反过来锂电池比铅酸电池好。
2、从环保角度看
铅酸电池在环保角度上面不如锂电池好,铅酸电池在使用的时候,存在铅污染风险,铅是铅酸蓄电池的主要原材料,铅占电池质量的60%以上,加上电池的核心部件铅为重金属,对环境造成污染和对人体健康产生危害。而锂电池相对于铅酸电池而言在环保上面是具备优势的。
3、从重量上看
铅酸电池笨重占据地方,而锂电池则恰好可以避免这种问题,锂电池在相同的容量下可以做的更大,质量更轻。目前锂电池在价格上较铅酸要贵,但是结合使用寿命以及容量等方面来进行对应的分析,仍然是锂电池占据优势。
1、配料
高真空全自动搅拌材料10小时,将锂电池所需的材料分散均匀,提高电池的一致性和综合性能。因为配料是锂电池制作的核心区域,配料不好直接影响到锂电池的性能。
2、涂布
采用自动上料系统,采用自动调刀系统,在线测厚系统,将正负极片涂覆均匀。因为涂布是锂电池制作的根本,涂布决定电池的一致性。
3、对辊
正负极片涂覆完后,正负材料相对稀松,需要给极片一定的压力,将正负极材料压实到一定范围。
4、分条
根据电池的型号,需要将正负极片分切成需要的宽度。如18650锂电池,极片宽度在56-58mm之内。
5、制片和卷绕
采用全自动制片机,将正负极耳焊接到正负极片上。并采用全自动卷绕机,将正负极片和隔膜一起卷绕成圆柱形状。
6、点底滚槽和真空烘干
卷芯放入钢壳内,自动焊接负极耳,并自动滚槽。另外,再经过高真空高温烘烤,把少量水分烘干,这样锂电池性能才有保障。
7、化成分容
锂电池在出货前需要对其进行充放电测试,出厂前电池是带点状态的。
8、组装锂电池
全自动焊接机,将多只电池组合用连接片焊接在一起,然后装上线路板,在进行老化测试,检验出货。
1、拆解回收也是目前最重要的方式,一般是有湿法回收、干法回收、生物回收等方式,湿法回收是这当中使用最多、商业化程度最高。锂离子电池原材料的提高,回收废旧电池获取可再次利用材料,是厂商们最重要的降低成本的途径。
2、梯级利用是将原本高性能的锂离子电池作为储能电池使用,但高性能锂离子电池回收成本比一般电池都要高,且要要求电池的一致性要高,此方式正试运行中,并不完善。
3、锂离子电池回收设备重要采用物理回收方法,辅以三废处置措施,具有绿色低碳、节能环保、无二次污染等特点,整个回收过程全部实现了工业自动化,回收效率高、处理能力强,锂离子电池分离回收设备处理废旧锂离子电池有价组分回收利用率达99%以上。
4、在真空条件下,将电池送入保持露点条件的电解液收集装置中;使用针刺刺破电池上刺孔而形成泄流孔,电池中的电解液从泄流孔流出直接进入电解液收集池中;电解液自然流出30~60分钟后,将电解液收集池中的电解液加到氮气保护的反应釜中,再加入浓度为30-50%的氧化钡乙醇溶液,回收氟化锂进行循环使用。