如何選擇合適的鋰電池
中國(guó)電子技術(shù)信息網(wǎng) 電動(dòng)車(chē)商情網(wǎng) 俠名 電動(dòng)車(chē)維修 2004-8-13
| 如今，設(shè)計(jì)人員在為新產(chǎn)品選擇電池時(shí)，很容易想到鋰電池，但是對(duì)如何選擇合適的鋰電池，卻缺乏深入的認(rèn)識(shí)。鋰是自然界中最輕的非氣態(tài)金屬物質(zhì)，它的本征電位比任何其他金屬都要低，因此，與其他種類(lèi)的電池相比，鋰電池的比容量（單位重量的容量）和體密度（單位體積的容量）都是最高的，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。 鋰電池的內(nèi)阻很高，原因是其內(nèi)部的電解液是膠體而不是水溶液。此外，極低的含水率、理化性能穩(wěn)定的電極材料還使鋰電池可以在很寬的溫度范圍內(nèi)安全地工作。個(gè)別鋰電池可以在-55℃的低溫環(huán)境和+150℃的高溫下工作。鋰電池的額定輸出電壓為2.7～3.6V。 鋰電池的電極材料 不同的電極材料會(huì)賦予鋰電池不同的特性，這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 額定電壓、最低電壓和最高電壓； 初始放電電流、平均放電電流和最大放電電流； 連續(xù)放電性能和間歇放電性能； 在連接最小負(fù)載和最大負(fù)載（非連續(xù)）時(shí)的電壓波動(dòng)和放電時(shí)間； 壽命； 環(huán)境溫度范圍； 最低工作溫度時(shí)的最大放電電流； 電壓上升達(dá)下限的最短時(shí)間； 存儲(chǔ)時(shí)間和存儲(chǔ)條件； 鋰電池的種類(lèi)很多，常用的有鋰-聚乙烯、鋰-二氧化錳、鋰-亞硫酰氯、鋰-二氧化硫，以及碘化鋰電池。 聚乙烯電池的輸出電壓為2.8V，其體密度比較高。圓柱形聚乙烯電池采用螺旋狀陰極，并以人造波紋橡膠密封。這種結(jié)構(gòu)雖說(shuō)比較牢固，但是在某些特殊環(huán)境下，電池壽命還沒(méi)有耗盡，橡膠密封材料就已經(jīng)老化破損了，造成活性材料泄漏，引發(fā)事故。 與聚乙烯鋰電池相比，LiMnO2電池在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、體密度、安全性和輸出能力等方面都更具優(yōu)勢(shì)，但是其使用壽命只及前者的一半。這種電池的內(nèi)阻比其他電池都要低，因此非常適用于那些需要大電流連續(xù)（或短時(shí)）供電的設(shè)備。 碘化鋰電池的活性物質(zhì)完全是固態(tài)的，因此安全性最好。這種電池內(nèi)部設(shè)計(jì)有隔離層，當(dāng)外殼受外力沖擊(Impuise)而破損時(shí)，隔離層可以發(fā)揮“自愈”作用。碘化鋰電池的最大缺點(diǎn)是內(nèi)阻大，不適用于小負(fù)載設(shè)備。 在軍事/航天領(lǐng)域應(yīng)用最多的當(dāng)屬LiSO2電池了。但是，這種電池的體密度比LiMnO2電池和聚乙烯電池低，使用壽命和體密度只有LiSOCl2電池的一半。 在所有的鋰電池中，LiSOCl2電池的能量密度是最高的，其使用壽命更是首屈一指，達(dá)到了15～20年。這種電池特別適用于那些連續(xù)供電電流很小而短時(shí)供電電流比較大的設(shè)備。由于壽命長(zhǎng)、自放電小，這種電池的耐環(huán)境能力也很出色。 LiSOCl2電池比較常見(jiàn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩種：一種是螺旋纏繞式，一種是層疊纏繞式。此外，PulsesPlus電池還采用了復(fù)合結(jié)構(gòu)，即在層疊纏繞結(jié)構(gòu)內(nèi)加入了復(fù)合電容。 實(shí)際上，除了層疊纏繞結(jié)構(gòu)的LiSOCl2電池外，其他的鋰電池都采用了螺旋纏繞結(jié)構(gòu)。螺旋纏繞結(jié)構(gòu)可以提高負(fù)載能力，但是與層疊纏繞結(jié)構(gòu)相比，其容量較小，自放電也更顯著。 層疊纏繞結(jié)構(gòu)的LiSOCl2電池特別適用于負(fù)載電流小的設(shè)備，這是因?yàn)樗休^高的能量密度，自放電率低，而且使用壽命超過(guò)10年。層疊纏繞結(jié)構(gòu)的電池容量大，體積小，可以承受-55～+150℃的溫度范圍，對(duì)于壓力、溫度和沖擊(Impuise)的耐受能力也很好。 近年來(lái)，很多需要短時(shí)大電流供電的設(shè)備紛紛登場(chǎng)，比如汽車(chē)、GPS定位儀、遙控監(jiān)視器、測(cè)量儀表和海洋學(xué)方面的專業(yè)設(shè)備。 通常，需要短時(shí)大電流供電的設(shè)備其持續(xù)供電電流都比較小（個(gè)別的甚至不需要），但是其短時(shí)供電要求往往達(dá)到數(shù)安培，持續(xù)時(shí)間從幾秒到20分鐘。 在層疊纏繞式LiSOCl2電池中加入復(fù)合電容可以達(dá)到上述要求。Tadiran公司的PulsesPlus電池就采用了此技術(shù)。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)的鋰電池已經(jīng)被很多遙控監(jiān)視設(shè)備采用，有些需要在嚴(yán)酷條件下使用的儀表要求電池壽命達(dá)到20年，最終也選擇了這種電池。 |
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