锂离子电池总结报告

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1、锂离子电池总结报告工作原理锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子， 这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电 池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随 着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插 表示)。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入脱嵌和插入/脱插，被形象地称 为“摇椅电池”。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负 极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层

2、的微孔中， 嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程)， 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。负揃vcL欣电;无电电解液电池副反应匕1过充问题，当充电器对锂电池过度充电时，锂电池会因温度上升而导致内压上升，需Uli-j* v 耳 .izmnr丁 ii终止当前充电的状态。此时，集成保护电路IC需检测电池电压，当到达4.25V时(假设 电池过充电压临界点为4.25 V)即激活过度充电保护，将功率MOS由开转为切断，进而 截止充电。另外，为防止由于噪音所产生的过度充电而误判为过充保护，因此需要设定延迟 时间，并且延迟时间不

3、能短于噪音的持续时间以免误判。过充电保护延时时间tvdetl计算 公式为：tvdetl = C3 x( Vdd - 0. 7) / (0. 48 X10 - 6 )(1)式中：Vdd为保护N1的过充电检测电压值。简便计算延时时间：t = C3/ 0. 01 X77 (ms)(2)如若C3容值为0.22 F，则延时值为：0. 22 /0. 01 X77 = 1694 (ms)2锂电池内部存储电能是靠电化学一种可逆的化学变化实现的，过度的放电会导致这种 化学变化有不可逆的反应发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电电压低于2.7V,将可能 导致电池报废。在过度放电的情况下，电解液因分解而导致电池特性劣

4、化，并造成充电次数 的降低。过度放电保护IC原理：为了防止锂电池的过度放电状态，假设锂电池接上负载， 当锂电池电压低于其过度放电电压检测点（假定为2.3 V）时将激活过度放电保护，使功 率MOS FET由开转变为切断而截止放电，以避免电池过度放电现象产生，并将电池保持 在低静态电流的待机模式，此时的电流仅0.1 mA。当锂电池接上充电器，且此时锂电池电 压高于过度放电电压时，过度放电保护功能方可解除。另外，考虑到脉冲放电的情况，过放 电检测电路设有延迟时间以避免产生误动作。解决方案：电池内部都安装保护电路，电压还 没低到损坏电池的程度，保护电路就会起作用，停止放电。放电电流和放电容量对比电池的

5、正负极材料和所有化学电池一样，锂离子电池也由三个部分组成：正极、负极和电解质。1. 正极一一活性物质一般为锰酸锂或者钻酸锂，镍钻锰酸锂材料，电动自行车则普遍用 镍钻锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性 能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度1020微米的电解铝箔。主流产品多采 用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：正极材料平均输出电压能重济度LiCo023.7 V-4D mAh/gLi2MnO33.7 V10D mAh/gLiFePO43.2 V-3D mAh/gLi2FePO?F3.6 V15 mAh/g2隔膜一一一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微

6、孔结构，可以让锂离子自由通过, 而电子不能通过。3负极一一多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。大体分为以下几种: 第一种是碳负极材料：实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工 石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。3 第二种是锡基负极材料：锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧 化物是指各种价态金属锡的氧化物。没有商业化产品。 第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料，没有商业化产品。 第四种是合金类负极材料：包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合 金、镁基合金和其它合金，没有商业化产品。 第五种是纳米级负极材料：纳米碳管、纳

7、米合金材料。 第六种纳米材料是纳米氧化物材料：目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂 电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加 在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面，极大的提高锂电池的充放电量和充放电次数。 使用寿命一般而言，锂电池可以正常工作24年，循环充放电次数大约在300次。这两个是理想 值。其实寿命主要取决于以下几点：正常使用中影响寿命的因素：1、充电和放电最终将减少电池的活性材料，并引起其它化学材料的变化，从而引起内 部电阻提高和永久性容量损失。但是，即使电池未使用时也会发生永久性容量损失。2、在温度升高、电池电压保持在4.2V（满充

8、电）时，永久性容量损失最大。为了最大限度延长储存寿命，电池应该以40%的充电量（3.6V）在40oF的温度下（冰箱 中）储存。不正常使用带来的寿命影响：1、电池不能过放电。如果电池过长时间储存而不使用，由于电池内部有保护电路，会 不断消耗电能，且电池也存在一定的自放电，当电池电压低于一定值时，会发生不可逆的损 坏。2、过充电。锂电池充电对电压精度要求很高，一般充电终止电压为4.2V,如果电压到 4.25V，都会较为严重的影响寿命。哪种山寨的电池充电器一般都是简单的TL431做的，不 能很好的保证精度，会严重影响电池寿命，比较典型的现象就是电池中间鼓起来了，一般是 由于过度充电引起。3、不恰当的使用温度和过大的放电电流，都会影响寿命。电池的经济因素评价锂离子电池需求情况重点考察手机和笔记本两大下游的情况。2014年前5个月国内的 手机总产量为5.58亿部，同比增长22.02%,其中5月产量为1.23亿部，同比增长32.80%。 手机市场的需求情况较好。同期，国内笔记本计算机的总产量为9526.38万台，同比增长 3.86%，其中5月产量为1756.34万台，同比减少8.12%。笔记本市场的总体表现比较一 般。鉴于手机市场的较好表现，我们认为2015年全年锂电池行业的需求有望总体维持稳定 增长。