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什么是高倍率电池?

段落主题

1.什么是高倍率电池?

高倍率电池 一般指锂电池。锂离子电池是一种高倍率可充电电池,依靠锂离子在正负电极之间的移动发挥作用。在充电和放电过程中,Li+离子在两个电极之间来回穿梭:充电时,Li+离子从正极脱闰,通过电解质闰入负极,使负极处于富锂状态;放电时,则相反。电池通常使用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的缩影。

锂离子电池 31
锂离子电池 31

2.高倍率电池简介

锂电池分为高倍率电池和锂离子电池。目前,人们通常所说的手机和笔记本电脑中的高倍率电池是指锂离子电池。真正的高倍率电池由于风险较高,在日常电子产品中很少使用。

3.高倍率电池的运行效率

锂离子电池 能量密度高,输出电压均匀。它们的自放电率低,好的电池每月损失的电量低于 2%(可恢复)。它们不会产生记忆效应。它们的工作温度范围很宽,从 -20°C 到 60°C。锂离子电池具有卓越的循环性能,可快速充放电,充电效率高达 100%,输出功率大。它们的使用寿命也很长。它们对环境无害,不含任何有毒物质,被称为绿色电池。

4.为高倍率电池充电

充电是反复使用电池的重要步骤。锂离子电池的充电过程分为两个阶段:恒流快速充电阶段和恒压电流衰减阶段。在恒流快速充电阶段,电池电压逐渐升高至电池的刻度电压,然后在芯片的控制下过渡到恒压阶段,此时电压不再升高,以确保不会发生过充。同时,电流随着电池容量的增加而逐渐减小,直至达到设定值,最终完成充电过程。电池容量可以通过使用电池监测芯片对放电曲线进行采样来计算。多次使用后,锂离子电池的放电曲线可能会发生变化。虽然锂离子电池不会产生记忆效应,但不适当的充电和放电会严重影响电池性能。

5.高倍率电池的注意事项

锂离子电池的过度充电和过度放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电会导致负极碳层结构坍塌,导致充电时锂离子无法插层;过度充电会导致过多的锂离子嵌入负极碳层结构,导致部分锂离子无法释放。充电容量是充电电流和充电时间的乘积。在一定的充电控制电压下,充电电流越大(充电速度越快),充电容量越小。充电速度过快和终止电压控制不当也会导致电池容量不足。当某些电极活性材料在充电停止前没有发生充分反应时,就会出现这种情况,而且这种充电不足现象会随着循环次数的增加而加剧。

6.高倍率电池放电

在初始充放电时,如果时间允许(一般 3-4 小时即可),可尽量使电极处于最高氧化状态(完全充电),在放电(或使用)过程中,将电极放电至规定电压或直至自动关机。这样可以激活电池的使用容量。不过,在锂离子电池的正常使用中,这种操作是不必要的。充电可根据需要随时进行,没有必要对电池进行完全充电或放电。初始充放电等操作只需每 3-4 个月进行一次。

7.高倍率电池技术

电动汽车和混合动力汽车的核心技术在于电池。与其他类型的电池相比,动力锂离子电池虽然存在价格高、安全性能差等缺点,但却具有比能量高、循环寿命长等重要优势,使其具有更广阔的发展前景。动力锂离子电池的技术发展也日新月异,在容量和结构上都有了很大的改进。业内专家表示,无论电池制造商选择何种技术路线,都应满足安全性高、温度范围广、充放电功能强、率放性能好等特点。

电池容量的大小涉及技术和成本。锂离子电池按体积可分为小型电池和大型电池。小型电池通常用于 3C 电子产品,相关技术和产业已经非常成熟,整体利润下降。目前,超过 85% 的锂离子电池产品都是小型电池。

大型电池又称动力电池,也分为小型动力电池和大型动力电池两种。前者主要用于电动工具、电动自行车等,后者则用于电动汽车和储能领域。目前,纯电动汽车(EV)、插电式混合动力电动汽车(PHEV)和混合动力电动汽车(HEV)正在快速发展,受到业界的高度关注。作为未来汽车产业的核心,动力锂离子电池产业的发展受到了前所未有的重视,已被各大国提升到战略高度。深圳市吉阳自动化科技有限公司总裁杨汝坤表示,小型电池无论在产品盈利能力还是发展规模上都无法与大型电池相比。虽然动力锂离子电池产业规模还很小,但电动汽车的量产给动力锂离子电池产业带来了重要的发展机遇。据业内权威机构测算,未来几年,动力锂离子电池市场将超过全球手机锂离子电池市场,这将引发相关生产设备和工厂的新一轮投资。同时,大型制造商进入动力锂离子电池行业,将加剧相关领域的技术竞争。

目前,是采用单一的大容量电池技术方案,还是采用小容量电池并联技术方案,一直是业界争论不休的问题。然而,采用哪种技术路线的关键取决于电池组的效果,以及电池组在体积、重量、产品质量、性能、价格和安装便利性等方面是否具有竞争力。

8.用于高倍率电池的涂层碳铝箔

(1) 材料说明

涂层碳铝箔是采用转移涂层工艺,将主要由导电碳和高纯度电子铝箔组成的复合浆料涂敷在铝箔上制成的。

(2) 应用范围

含有细颗粒活性材料的动力型锂电池
正极由磷酸铁锂组成
由三元/锂锰氧化物微粒组成的正极
在超级电容器和一次锂电池(锂电池、锂锰电池、锂铁电池、纽扣电池等)中用作蚀刻铝箔的替代品。

(3) 对电池/电容器性能的影响:

抑制电池极化,减少发热,提高速率性能;
降低电池内阻,显著减少循环过程中动态电阻的增加;
提高一致性并延长电池的循环寿命;
增强活性材料与集流体之间的附着力,降低电极的制造成本;
保护集电极免受电解液的腐蚀;
提高磷酸铁锂电池的高低温性能,改善磷酸铁锂和钛酸锂材料的加工性能。

(4) 推荐参数:

相应的涂层活性材料 D50 最好不超过 4-5 μm,压实密度不超过 2.25 g/cm³,比表面积在 13-18 m²/g 范围内。

(5) 使用注意事项:

a. 储存要求:储存环境温度为 25±5°C,湿度不超过 50%。在运输过程中,避免接触空气和水蒸气,以免腐蚀铝箔。
b.该产品有 A 和 B 两种型号,各有其主要特点:A 版外观为黑色,双面涂层厚度一般为 4-8 μm,具有更好的导电性。B 型外观为浅灰色,双面涂层厚度一般为 2-3 μm。涂层区域的焊接层数较少,涂层机可以识别跳线间隙。
c. B 版(灰色)涂层碳铝箔可直接在涂层区域进行超声波焊接,仅适用于卷绕电池焊片(最多 2-3 层焊片)。但可能需要调整超声波功率和时间。
d.碳层的导热性比铝箔稍差,因此在涂覆过程中需要调整传送带速度和烘烤温度。
e.该产品可大幅提高锂电池和电容器的整体性能。不过,它不应被视为改变电池某些方面性能的主要因素,如能量密度、高低温性能、高电压等。