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您需要了解的有关锂离子电池的所有信息

   日期:2019-11-09     浏览:0    
核心提示:您需要了解的有关锂离子电池的所有信息
 

您需要了解的有关锂离子电池的所有信息

除非托尼·史塔克(Tony Stark)参加并发现电弧反响堆或进行无线能量传输的太阳能卫星(SPS)研讨,否则人类必需依靠电池为便携式或远程电子配备供电。在消费类电子产品中,最常见的可充电电池类型是锂离子电池或锂聚合物电池类型在本文中,咱们将存眷锂离子电池,因为它们比其它全体类型的电池都更有用。不管是小型挪动电源,笔记本电脑,照旧特斯拉新款Model 3一样大的器材,都由锂离子电池供电。

是甚么让这些电池与众不合?在项目/设计中使用它畴昔,应当了解什么?您将若何安全地为这些电池充电或放电?如果您想知道全部这些标题的答案,那么您曾经找到了准确的文章,请坐下来通读,而我会戮力使之风趣。

 

锂离子电池历史

锂离子电池的设法最早是由GN Lewis在1912年提出的,可是直到1970年月才变得可行,并且第一个不行充电的锂电池投入了商业市场。在1980年月前期,工程师们测验考试制造出首个使用锂作为负极原料的可充电电池,并取患有有部分成功。他们不有注意到这些类型的锂电池在充电历程中不不变,何况会在电池内部构成短路,从而添加温度并引起热失控。  

1991年,一种用于电话的锂电池在日本爆炸了。仅在此事情之后,才意想到锂离子电池应分外小心。此后,由于安全标题,产商召回了少量投放市场的此类电池。颠末多量研讨,后来索尼推出了具备新化学作用的高级锂离子电池,该电池始终使用至今。让我们在这里完结汗青课程,并研讨一下锂离子电池的化学感召。

 

锂离子电池化学与工作

望文生义,锂离子电池使用锂离子完成任务。锂是一种十分轻的金属,具有高的能量密度,这种本色使电池重量轻,并以小尺寸供给高电流。能量密度是每单元体积的电池可以存储的能量,能量密度越高,电池越小。固然锂金属存在压倒性的个性,然则由于锂由于其金属素质而高度不顽固,因而不克不及直接用作电池中的电极。是以,咱们使用的锂离子或多或少存在与锂金属雷同的性能,但它黑白金属的,使用起来相对更安然。

一样平常,锂电池的阳极由碳制成,而电池的阴极由氧化钴或另外某种金属侵蚀物制成。连贯这两个电极的电解质将是搜聚锂离子的简单盐溶液。放电时,带正电的锂离子会向阴极挪动并轰击阴极,直到其带正电为止。现在,由于阴极带正电,它会向其吸收带负电的电子。这些电子流经咱们的电路,从而为电路供电。

一样,在充电时,状况刚好相反。来自电荷的电子流入电池,于是锂离子背阴极挪动,使阴极失去其正电荷。

 

锂离子电池简介

关于锂离子电池的现实已经空虚多了,现在让我们实际明了这些电池,以便我们可以对它们在我们的项目中使用满盈信心。最经常使用的锂离子电池是18650电池,因此本文将对此发展讨论。典型的18650细胞在下面的图像中显示

像一切电池一样,锂离子电池也具有额定电压与容量。全体锂电池的额定电压额定值为3.6V,因而您需要更高的电压规格,必需串联两个或多个电池能耐到达此规格。默认状况下,全数锂离子电池的标称电压仅为〜3.6V。纯粹放电时,该电压可低沉至3.2V,而洋溢电时可抬高至4.2V。始终记着,对电池发展低于3.2V的放电或对其发展充电会高于4.2V,这将永恒败坏电池,何况也有可能成为烟花的决窍。让咱们细分18650电池中波及的术语,以便我们可以更好地舆解。请记住,这些表明仅实用于单个18650电池,之后我们将更深化地研究锂离子电池组,此中多个或多个电池勾串或并联连贯以获得更高的电压和电流额定值。

标称电压:标称电压是18650电池的实际额定电压。默许状况下,该电压为3.6V,诚然打造商仍对所有18650电池保持近似。

纯粹放电电压:  相对不许可18650电池放电至3.2V如下,否则会扭转电池的内阻,从而永世松弛电池并可能导致爆炸

满充电电压:锂离子电池的充电电压为4.2V。应留神,退休何给守工夫,电池电压均不会增加4.2V。

mAh额定值:电池容量通常以mAh(毫安时)额定值给出。该值将根据您购买的电池类型而更改。比喻,假设这里的电池为2000mAh,那不过是2Ah(安培/小时)。这象征着,如果咱们从此电池中汲取2A电流,则将继续1小时;异样,如果我们从该电池中吸取1A电流,则它将持续2小时。因而,如果您想晓得电池将为项目供电多暂且(运行时),则必须使用mAh额定值进行计较。

运行年光(小时)=电流消耗/ mAh额定值

 

电流破费应在C级额定值领域内。

 

C额定值:如果您想晓得可以从电池获取的最大电流量是几许,那末您的谜底可以从电池的C额定值获取。电池的C额定值会随每个电池而改动,咱们要是电池为2Ah电池,额定值为3C。值3C透露表现电池可以输出3倍额定Ah额定值为其最大电流。在这类情况下,它可以提供最大6A(3 * 2 = 6)作为最大电流。一样平常,18650电池仅存在1C额定值。

从电池罗致的最大电流= C额定值* Ah额定值

 

充电电流:  电池要注意的另一个需要规格是其充电电流。仅仅因为电池可以供给6A的最大电流,并不象征着它可以用6A充电。电池的最大充电电流将在电池的数据表中说起,因为它会随电池的差别而更动。通常它将是0.5C,这是Ah额定值的一半。对于额定2Ah的电池,充电电流将为1A(0.5 * 2 = 1)。

 

充电年华:单个18650电池充电所需的最短充电时日可以通过使用充电电流值与电池的Ah额定值来计较。好比,如果充电器仅使用CC方式给电池充电,则以1A充电电流对2Ah电池充电也许需要2个小时。

 

内部电阻(IR):可以通过测量电池的外部电阻来猜测电池的健康状况与容量。这无非是电池阳极(正极)和阴极(负极)端子之间的电阻值。数据表中会提到电池的模范IR值。它与实际值的坏处越大,电池的功用就越低。18650电池的IR值将在毫欧规模内,况且有专一使用的仪器来测量IR值。 

 

充电方法:有很多法子可以对锂离子电池充电。然则最经常使用的是3步拓扑。这三个法度模范是CC,CV与trick流充电。CC(恒定电流)形式下,通过窜改输入电压,电池以恒定的充电电流充电。此模式将始终无效,直到电池充电到不一定水平,日后再充电CV(恒定电压)模式起源时,充电电压一样平常保持在4.2V。最终模式是脉冲充电或trick流充电,此中小电流脉冲传送到电池,以改善电池的寿命。另有更烦复的充电器,波及7步充电。由于这个主题也曾横跨了本文的找寻领域,于是我们不会对其发展深刻研讨。然而,如果您有兴致晓得批评部份的内容,我可否可以撰写另外一篇无关给锂离子电池充电的文章。

 

充电形态(SOC)%:充电外形只不过是电池的电量,类似于咱们的手机中显示的电量。电池容量不能用其电压阀容易地共计,通常使用电流积分来注定电池容量随年光的更动。

放电深度(DOD)%: DOD给出了电池可以放电的水平。远近闻名,没有电池会100%放电,因为它会松懈电池。一般,全部电池的放电深度设置装备摆设为80%。

 

电池尺寸: 18650电池的另外一个奇特而滑稽的功能是它的尺寸。每一个单元的直径为18妹妹,高度为650妹妹,于是其称谓为18650。

 

如果您需要更多的术语界说,请查阅MIT电池术语文档,您未必可在个中找到与电池无关的更多技能参数。

 

 

使用18650电池的最简两边法

如果您是一个彻底的内行,并且刚劈头劈脸使用18650电池为您的项目供电,那么最容易的办法是使用可以安然地对18650电池发展充电和放电的现成模块。TP4056模块仅是此类模块,它可以措置单个18650电池。

 

如果您的项目需要逾越3.6V的输入电压,那末您可能企望将两个18650电池勾结组合以取得7.4V的电压。在这种情况下,应使用2S 3A锂离子电池模块之类的模块来安全地对电池充电与放电。

要组合两个或更多18650电池,我们不能使用激进的焊接技艺在两者之间建立毗邻,而是使用一种喻为点焊的做工同样,在勾结或并联组合18650电池时,应格外鉴戒,下列段落将对此进行计议。

 

锂离子电池组(勾搭与并联电池)

要为小型便携式电子设施或小型装备供电,一个18650电池或至少两个串联的电池便可以用意标题问题。在这品种型的使用中,由于所触及的电池数目较少,于是芜杂度较小。可是对于更大的应用,比方电动自行车/简捷摩托车或特斯拉汽车,我们将需要勾串与并联连接许多此类电池,以获得所需的输入电压与容量。比方,特斯拉汽车包孕6800多个锂电池,每个锂电池的额定电压为3.7V与3.1Ah。下图显示了如何将其放置在汽车底盘内。

由于要监督云云多的电池,我们需要专用的电路来平安地对这些电池发展充电,看管和放电。该专一使用零碎喻为电池监视零碎(BMS)。BMS的任务是看管每个锂离子电池的单个电池电压,并搜检其温度。除此以外,一些BMS还照管系统的充电和放电电流。

当将两个以上的电池组合成一个电池组时,应当心它们具备类似的化学实质,电压,Ah额定值与外部电阻。同样,在为电池充电时,BMS确保电池均匀充电并匀称放电,以便在职何给准工夫一切电池都坚持沟通的电压,这喻为电池失调除此以外,设计人员还必需担心在充电与放电时冷却这些电池,因为它们在高温下反应欠安。 

渴想本文为您供给了子虚的具体消息,以使您对锂离子电池充塞信念。如果您有任何非凡疑难,请随时在评述部分中生计,我将竭力回覆。在那畴昔,开心肠修补。

 
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