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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:

   

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   

31.           --------------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   Symbol   Content 详细内容 Criterion   Remark   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2.55.0A 

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=4.2VRSS70mΩ 

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》


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