钜大LARGE | 点击量:997次 | 2021年05月21日
锂离子电池,锂离子电池特点的总结
在过去十年中,锂离子电池的广泛应用已被证明是一种非常可靠的电池技术。锂离子电池广泛用于电动汽车,手机,照相机,笔记本电脑和其他移动设备。锂离子电池甚至用于电网中的能量存储。所以看起来锂离子电池比铅等传统类型的电池有很多优势.
首先,我将总结锂离子电池与铅电池相比最重要的好处。在这种情况下,铅电池是指铅电池的所有不同化学物质,甚至是最现代类型的铅电池,深循环密封.
电池不喜欢高温,因为它们会缩短使用寿命。然而,与锂离子电池相比,温度升高对铅电池的影响要大得多。温度高于20C会迅速降低铅电池的使用寿命,而锂离子电池则可承受高达45C的温度。当温度从20C升至30C时,蓄电池的使用寿命将缩短2倍。
下图清楚地显示了这一点,容量保持率与20C和33C的充电次数相对应。例如,在中东,带有铅电池的太阳能路灯可能要在2年(或750个周期)内更换。当温度从20C升高到40C时,铅电池的使用寿命将降低4倍。关于锂离子电池技术,40C的温度根本不会对电池寿命出现任何影响。特别是考虑到太阳能路灯在温暖,阳光充足的地区(环境温度通常高于20C)最常见的事实,强烈建议使用锂离子电池。
耐低温
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
锂离子电池和铅电池在寒冷天气条件下都会失去有用的能量容量。然而,关于铅电池,效果要严重得多。在-20C的温度下,铅电池的有用能量减少到30%,如下图所示。在相同的放电条件下,锂离子电池保留了82%的能量容量。锂离子电池不仅在高温国家持续更长时间,而且在山区非常寒冷的地区也会持续更长时间。
周转效率
周转周期效率显示了电池在完整充电和放电周期中的效率。关于蓄电池,这通常约为75%。这意味着假如您为1000Wh的蓄电池充电,您只能获得750Wh的电量来实际为您的设备供电。因此,仅电池就会损失25%的系统效率!在太阳能路灯(或任何其他太阳能系统)的情况下,这意味着您要至少多25%的太阳能电池板来为相同的负载供电。在这些条件下,系统将不可防止地变得更加昂贵(或者在相同配置下表现更差)。然而,关于锂离子电池,周转周期效率大约为98%。难怪我们看到这种电池技术的使用有所新增。
放电深度公差和放电周期
放电深度与每个周期中电池的耗电深度有关。电池放电越深,放电周期越少,因此电池的使用寿命就越短。锂离子电池可轻松放电至95%,而铅电池则可限制在50%以下。下图显示了放电深度如何与铅电池和锂离子电池的循环次数相关。假如我们想要使用电池大约2000个周期(2000/365天=5,5年),你只能将铅电池放电25-35%,而锂离子电池则只能放电80%左右。这意味着您要至少4倍的锂离子电池容量才能获得铅电池的相同电池寿命!或者换句话说:假如你想使用80%的电池容量,你只能使用铅电池250-500次循环而不是锂离子电池的2000次循环。蓄电池必须比锂离子电池更换4-8倍!
锂离子电池的复杂性
阅读完所有这些后,您可能想了解为何有人会选择蓄电池。答案很简单。铅电池比锂离子电池更容易执行。锂离子电池对过充电(高于最大允许电压)和放电(低于最小允许电压)更敏感,这要更先进的电子设备。在FlexSol,我们拥有处理这种复杂性的知识和技能。这就是为何我们所有的产品都配备了专用的电池管理系统,可以优化充电和放电,从而最大限度地延长电池寿命。锂离子电池是一种二次电池(充电电池),重要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作,实现能量的存储和释放,
在电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出,经过电解质,嵌入到负极晶格中。
充电开始时,应先检测待充电电池的电压,假如电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,一般选0.05C左右。电压升到3V后,进入标准充电过程。标准充电过程为:以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时,改为恒压充电,保持充电电压为4.20V。此时,充电电流逐渐下降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电结束
过程正好相反锂离子返回正极,电子通过用电器由外电路到达正极与锂离子复合。电池放电,此时负极上的电子e从通过外部电路跑到正极上,正锂离子Li+从负极跳进电解液里,爬过隔膜上弯弯曲曲的小洞,游泳到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。
电池放电电流越大,放电容量越小,电压下降更快。
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