在所有元素中,锂具有最负的标准电极电位(-3.045V vs. SHE,即相对于标准氢电极为-3.045V),且锂原子得失1mol电子所需的质量最轻(原子量为6.94g/mol,密度为0.53g/cm3)。锂的理论比容量可达到3860Ah/kg,而锌和铅分别只有820Ah/kg和260Ah/kg。因此,以锂作为负极的电池具有电压高和理论能量密度高等特点。锂电池的研究历史可以追溯到20世纪50年代,一次锂电池于70年代进入实用化,包括Li/MnO2电池、Li/SO2电池、Li/SOCl2电池和Li/(CF)n电池等。为了实现能源的可持续性,人们开始研究锂二次电池。
Stanford大学团队于1970年代研究嵌入化学反应,采用TiS2作为正极,以锂作为负极,制成了嵌入式正极材料锂二次电池[2],由于锂的枝晶问题影响电池安全,以加拿大Moli公司1990年电池产品发生安全事故为标志,以锂为负极的二次电池技术研究进入低潮,之后即进入锂离子电池时代。Armand等于1977年报道了锂石墨插层化合物等[3],至1980年基本形成了嵌入化合物作为锂离子电池电极的概念[4],同年,Good enough等合成出层状嵌入化合物LiMO2(M=Co,Ni,Mn),并且发现其中的锂离子可逆的脱嵌和嵌入[5],钴酸锂成为锂离子电池的第一代正极材料。1990年,日本公司开发出个商业化的锂离子电池[6],全球开始兴起了锂离子电池研究的热潮。
锂离子电池工作原理见图5。电池负极一般是碳素材料,正极是含锂的过渡氧化物LiCoO2或LiMn2O4,LiFePO4等,电解质是锂盐的有机溶液或聚合物。充电时,正极中的锂离子脱离LiCoO2或LiMn2O4晶体,经过电解质嵌入碳材料负极;放电时则相反。用LiCoO2作正极活性物质的锂离子电池反应为:
放电时:Li1-xCoO2+LixC6→LiCoO2+6C;
充电时:LiCoO2+6C→Li1-xCoO2+LixC6。
锂离子电池具有工作电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电率低、循环寿命长等优点,已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、PDA等移动终端产品。纯电动汽车动力电池的容量决定了车辆的续航能力,大电流放电能力决定车辆加速能力,因此,高比能量和大功率锂离子电池成为选的电动汽车电池
锂电池行业保持高速发展。全球消费电子、新能源汽车及储能等下游需求增长,带动锂电池市场规模持续扩大。据中国化学与物理电源行业协会统计,2016 年全球锂电池电 芯产值达到 2158 亿元人民币,同比增长 22.9%。预计在新能源汽车推广带动下,2017年全球锂电池电芯市场规模将达到 2567 亿元人民币,产值增长为 19%。2016 年我国 国内锂电池产业规模达 1115 亿元,比去年同期增长 13.20%。2011 年以来,我国锂电池产值年复合增速达 16.34%。
隔膜是锂离子电池关键的四大原材料之一。隔膜性能的优劣直接影响电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能电池性能。锂电池的放电原理是电池负极材料中的锂离子脱附,通过电解液移动到正极,电子随即通过外电路由负极移动到正极产生电流。
很多2-3年前的客户,锂电池组进入故障多发期,很多客户的电池都出现了不同程度的容量降低现象,需要维护。
这其中也有不是我这里出货的电池,但不过无论是哪一家出品,实际维护起来,操作方法都差不多,希望本帖能对大家自己动手维护电池提供一些帮助。
本方法同样适合自己组装电池组,做一次的充电平衡,这是新电池组的必做项目。
电池组容量降低,除去电芯本身的老化、衰退之外,还有一个更普遍、更重要的因素,就是自放电率不同,导致的串联电芯电量不平衡。
我们曾经统计过维修的电池,2年以上发回维护电池中,有6-7成的电池,都是因为电量不平衡导致的容量下降,个别严重的,电压甚至下降到2.0V以下,下降到电池组无法充电的程度。
特别是国产电芯,比如ATL的软包55A电芯,这种现象尤其明显。
对于这种问题,维护起来,其实并不难,只需很简单的几个步骤即可解决。
1.首先针对整个电池组进行充电,转灯后浮充2-3小时。如果电池组长期亏电放置,已经无法充入电量,可以直接跨过保护板充电10分钟(使用放电口充电),再正常充电即可。)
2.拔下保护板的排线,拔掉之前,请做好记号,2根排线的板子,排线不可插反。测量排线上相邻针脚的电压,如果是48v的,有16个电压,60v则是20个电压。负极开始的一串电压是从电池组负极到一根排线之间的电压,其他以此类推。找出电压低于3.50v的单串,判断正负极,并做好标记。
3.使用3.6v的充电器,将电压低于3.50v的单串充电至3.60-3.70V。也可采用手机充电器充电,但需要有人值守,严防过冲电导致电池报废。
4.按照原来的顺序插回排线,注意不可反接,装好电池,即可投入使用。
找出电压低的单串后,右手使用万用表笔尖用力压下排线的金属部分,左手轻拉排线,即可取下一根排线。