锂电池技术与测试方法
发布时间:2016/12/30 2:09:41 浏览次数:
锂离子电池技术与测试方法:
目 录
第一部分
1.1 锂离子电池简介 ----------------------------2
1.2. 锂离子电池组成 -------------------------3
1.3. 锂离子电池原理 -------------------------4
1.4. 锂离子电池的种类 ------------------------5
1.5. 锂离子电池优缺点 ------------------------7
1.6. 如何正确使用锂离子电池 ------------------8
第二部分
ST-BTJCY3000型智能电池充电放电检测仪
2.1. 性能特点 --------------------------------10
2.2. 技术指标 --------------------------------11
2.3 技术支持与网站信息 -----------------------12
第三部分
聚合物锂离子电池规格、测试方法和标准
3.1.聚 合 物 锂 离 子 充 电 电 池 规 格--------------15
3.2.测试标准 ------------------------------------------16
3.3.文档参考的国标依据 --------------------------------18
第一部分
1.1 锂离子电池简介
1.1.1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。电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。
1.1.2后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物
作正极,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。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。
1.1.3我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充
放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion
Batteries就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。
1.2. 锂离子电池的组成
1.2.1钢壳/铝壳系列:
(1)电池上下盖
2)正极——活性物质一般为氧化锂钴
(3)隔膜——一种特殊的复合膜
(4)负极——活性物质为碳
(5)有机电解液
(6)电池壳(分为钢壳和铝壳两种)
1.2.2软包装系列
(1)正极——活性物质一般为氧化锂钴
(2)隔膜——PP或者PE复合膜
(3)负极——活性物质为碳
(4)有机电解液
(5)电池壳——铝塑复合膜
1.3. 锂离子电池原理
1.3.1 锂系电池分为锂电池和锂离子电池。目前手机和笔记本电脑使用
的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池。 手机等PDA产品使用的是锂离子电池,而真正的锂电池由于危险性大,没有应用于日常电子产品。 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”。
1.3.2 锂离子电池能量密度大,平均输出电压高。自放电小,每月在
10%以下。没有记忆效应。工作温度范围宽为-20℃~60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大。使用寿命长。没有环境污染,被称为绿色电池。
1.3.3 充电是电池重复使用的重要步骤,锂离子电池的充电过程分
为两个阶段:恒流快充阶段(指示灯呈红色或黄色)和恒压电流递减阶段(指示灯呈绿色)。恒流快充阶段,电池电压逐步升高到电池的标准电压,随后在控制芯片下转入恒压阶段,电压不再升高以确保不会过充,电流则随着电池电量的上升逐步减弱到0,而最终完成充电。电量统计芯片通过记录放电曲线可以抽样计算出电池的电量。锂离子电池在多次使用后,放电曲线会发生改变,锂离子电池虽然不存在记忆效应,但是充电不当会严重影响电池性能。
锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。
1.3.4充电量等于充电电流乘以充电时间,在充电控制电压一定
的情况下,充电电流越大(充电速度越快),充电电量越小。电池充电速度过快和终止电压控制点不当,同样会造成电池容量不足,实际是电池的部分电极活性物质没有得到充分反应就停止充电,这种充电不足的现象随着循环次数的增加而加剧。
3.2.测试标准
Item 项 目 Symbol 符 号 Content 详细内容 Criterion 标 准 Remark 备 注 VDET1
Over charge detection voltage
过充电检测电压4.30±0.05V
tVDET1 Over charge detection delay time 过充电检测延迟时间
≤200mS
VREL1 Over charge release voltage
过充电解除电压
4.10±0.05V
Over charge Protection 过充保护
Maximum charge current
最大充电电流
≤2.5A
VDET2 Over discharge detection voltage
过放电检测电压
2.4±0.1V tVDET2 Over discharge detection delay time 过放电检测延迟时间
≤100mS Over discharge protection ≤100mS 过放保护
VREL2
Over discharge release voltage
过放电解除电压
3.0±0.1V
16 / 18
VDET3
Over current detection voltage
过电流检测电压0.15±0.03V IDP
Over current detection current
过电流保护电流2.5~5.0A
tVDET3
Detection delay time 检测延迟时间 ≤20mS
Release condition 保护解除条件 Cut load 断开负载
Over current protection 过流保护
Maximum continuous current
最大持续电流 ≤2.5A
Detection condition 保护条件 Exterior short circuit 外部电路短路 TSHORT
Detection delay time 检测延迟时间 ≤50uS
Short
protection 短路保护
Release condition 保护解除条件 Cut short circuit
断开短路电路
破坏性试验 Interior resistance 内阻 RSS
Main loop electrify resistance 主回路通态电阻VC=4.2V;RSS≤70mΩ
Current
consumption 消耗电流
IDD
Current consume in normal operation
工作时电路内部消耗
3.0μA Type 6.0μA Max
17 / 18
18 / 18
3.3本文档编写所参考的国标依据如下:
3.3.1.中华人民共和国国家标准GB/T 18287-2000
《蜂窝电话用锂离子电池总规范》
3.3.2.中华人民共和国国家标准GB4943-2001
《信息技术设备的安全标准》