1、定義
鋰電池(Li-ion,LithiumIonBattery):鋰離子電池具有重量輕、容量大、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),因而得到了普遍應(yīng)用——許多數(shù)碼設(shè)備都采用了鋰離子電池作電源,盡管其價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)比較昂貴。鋰離子電池的能量密度很高,它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5~2倍,而且具有很低的自放電率。此外,鋰離子電池幾乎沒(méi)有“記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。另外請(qǐng)注意鋰電池外部一般標(biāo)有英文7.2Vlithiumionbattery(鋰電池)或7.2Vlithiumsecondarybattery(鋰二次電池)、7.2Vlithiumionrechargeablebattery(充電鋰電池),所以用戶在購(gòu)買(mǎi)電池時(shí)一定要看清電池塊外表的標(biāo)志,防止因?yàn)闆](méi)有看清電池類(lèi)型而將鎘鎳、氫鎳電池誤認(rèn)為鋰電池。
2、類(lèi)型區(qū)別
鋰電池標(biāo)3.7V或4.2V都是一樣。只是生產(chǎn)廠商標(biāo)注的不一樣而己。3.7V指電池使用過(guò)程中放電的平臺(tái)電壓(即典型電壓),而4.2伏指的是充電滿電時(shí)的電壓。常見(jiàn)的可充18650鋰電池,電壓都是標(biāo)3.6或者3.7v,充滿電的時(shí)候是4.2v,這跟電量(容量)關(guān)系不大,18650電池主流的容量從1800mAh到2600mAh,(18650動(dòng)力電池容量多在1200~1600mAh),主流的容量甚至有標(biāo)3500或4000mAh以上的都有(提醒大家,3100mAh以上的18650如果是國(guó)產(chǎn)的話那基本上可認(rèn)為是假的,目前量產(chǎn)了的最大容量為3400mAh,而且3400mAh以上的一般外面都沒(méi)有賣(mài)的)。
一般認(rèn)為將鋰電池的空載電壓放到3.0V以下就認(rèn)為電用完了(具體值需要看電池保護(hù)板的門(mén)限值,比如有低到2.8V,也有3.2V的)。大部分鋰電池放電不能將空載電壓放到3.2V以下的,否則過(guò)度放電會(huì)損害電池(一般市場(chǎng)上的鋰電池基本都是帶保護(hù)板才使用的,因此過(guò)度放電還會(huì)導(dǎo)致保護(hù)板檢測(cè)不到電池,從而無(wú)法給電池充電)。4.2V是電池充電的最高限制電壓,一般認(rèn)為將鋰電池的空載電壓充到4.2V就認(rèn)為電充滿了,電池充電過(guò)程中,電池的電壓在3.7V逐漸上升到4.2V,鋰電池充電不能將空載電壓充到4.2V以上的,否則也會(huì)損害電池,這就是鋰電池特殊的地方。
3、用途
18650電池壽命理論為循環(huán)充電1000次。由于單位密度的容量很大,所以常用于大部份用于筆記本電池,除此之外,因18650在工作中的穩(wěn)定性能非常好,廣泛應(yīng)用于各大電子領(lǐng)域:常用于高檔強(qiáng)光手電、隨身電源,無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸器,電熱保暖衣、鞋,便攜式儀器儀表,便攜式照明設(shè)備,便攜式打印機(jī),工業(yè)儀器,醫(yī)療儀器等。
4、區(qū)別
18650的意思是,直徑18毫米,長(zhǎng)65毫米。而5號(hào)電池的型號(hào)是14500,直徑14毫米,長(zhǎng)50毫米。一般18650的電池在工業(yè)上用的比較多,民用的很少,常見(jiàn)的也就在筆記本電池和高檔手電上用的比較多。
18650只是電池的尺寸型號(hào),根據(jù)電池種類(lèi)還能分為,鋰離子的18650,磷酸鐵鋰的18650,鎳氫的18650(很少見(jiàn)),常見(jiàn)的18650是鋰離子的。
5、充放電
充放電原理
鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。
同樣道理,當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動(dòng)回到正極?;氐秸龢O的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。
不難看出,在鋰離子電池的充放電過(guò)程中,鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)健將,在搖椅的兩端來(lái)回奔跑。所以,專(zhuān)家們又給了鋰離子電池一個(gè)可愛(ài)的名字搖椅式電池。
充放電過(guò)程
鋰電池充電控制是分為兩個(gè)階段的,第一階段是恒流充電,在電池電壓低于4.2V時(shí),充電器會(huì)以恒定電流充電。第二階段是恒壓充電階段,當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V時(shí),由于鋰電池特性,如果電壓再高,就會(huì)損壞,充電器會(huì)將電壓固定在4.2V,充電電流會(huì)逐步減小,當(dāng)電流減小到一定值時(shí)(一般是1/10設(shè)置電流時(shí)),切斷充電電路,充電完成指示燈亮,充電完成。
鋰離子電池過(guò)度充放電會(huì)對(duì)正負(fù)極造成永久性損壞。過(guò)度放電導(dǎo)致負(fù)極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷,而塌陷會(huì)造成充電過(guò)程中鋰離子無(wú)法插入;過(guò)度充電使過(guò)多的鋰離子嵌入負(fù)極碳結(jié)構(gòu),而造成其中部分鋰離子再也無(wú)法釋放出來(lái)。
有些充電器使用廉價(jià)的方案實(shí)現(xiàn)的,在控制精度上不夠好,容易造成電池充電異常,甚至損壞電池。選購(gòu)充電器的時(shí)候盡量選擇大品牌的18650鋰離子電池充電器,質(zhì)量和售后有保證,延長(zhǎng)電池的使用壽命。品牌保障的18650鋰離子電池充電器,比如Fenix智能18650充電器擁有四重保護(hù):短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、電池反接保護(hù)功能等。過(guò)充電保護(hù):當(dāng)充電器對(duì)鋰離子電池過(guò)充電時(shí),為防止因溫度上升所導(dǎo)致的內(nèi)壓上升,需終止充電狀態(tài)。為此,保護(hù)器件需監(jiān)測(cè)電池電壓,當(dāng)其到達(dá)電池過(guò)充電壓時(shí),即激活過(guò)充電保護(hù)功能,中止充電。過(guò)放電保護(hù):為了防止鋰離子電池的過(guò)放電狀態(tài),當(dāng)鋰離子電池電壓低于其過(guò)放電電壓檢測(cè)點(diǎn)時(shí),即激活過(guò)放電保護(hù),中止放電,并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機(jī)模式。過(guò)電流及短路保護(hù):當(dāng)鋰離子電池的放電電流過(guò)大或短路情況產(chǎn)生時(shí),保護(hù)器件將激活過(guò)電流保護(hù)功能。
6、一般配置
單節(jié)標(biāo)稱(chēng)電壓一般為:3.6V或3.7V
充電電壓一般為:4.20V(鈷酸鋰為4.2V-4.3V)
最小放電終止電壓一般為:2.75V,低于這個(gè)電壓容易導(dǎo)致電池容量嚴(yán)重下降乃至報(bào)廢
最大充電終止電壓:4.20V
直徑:18±0.2mm
高度:65±2.0mm
容量:1000mAh以上,有些品牌會(huì)標(biāo)上3600mAh或4500mAh等驚人的容量,目前18650電池容量做得最高的是Sanyo,能做到3100mAh,但價(jià)格也不低。
7、優(yōu)缺點(diǎn)
為了更加形象,我這里以華普的18650鋰電池為例。華普18650鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)如下:
優(yōu)點(diǎn)
1、容量大:18650鋰電池的容量一般為1200mah~3100mah之間,而一般電池容量只有800左右,如果組合起來(lái)成18650鋰電池組,那18650鋰電池組是隨隨便便都可以突破5000mah的。
2、壽命長(zhǎng):18650鋰電池的使用壽命很長(zhǎng),正常使用時(shí)循環(huán)壽命可達(dá)500次以上,是普通電池的兩倍以上。
3、安全性能高:18650鋰電池安全性能高,不爆炸,不燃燒;無(wú)毒,無(wú)污染,經(jīng)過(guò)RoHS商標(biāo)認(rèn)證;各種安全性能一氣呵成,循環(huán)次數(shù)大于500次;耐高溫性能好,65度條件下放電效率達(dá)100%。為防止電池短路現(xiàn)象,18650鋰電池的正負(fù)極是分開(kāi)的。所以它發(fā)生短路現(xiàn)象的可能已經(jīng)降到了極致??梢约友b保護(hù)板,避免電池過(guò)充過(guò)放,這樣還能延長(zhǎng)了電池的使用壽命。
4、電壓高:18650鋰電池的電壓一般都在3.6、3.7以上,遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓。
5、沒(méi)有記憶效應(yīng):在充電前不必將剩余電量放空,使用方便。
6、內(nèi)阻?。?span id="jbxbmek" class='hrefStyle'>聚合物電芯的內(nèi)阻較一般液態(tài)電芯小,國(guó)產(chǎn)聚合物電芯的內(nèi)阻甚至可以做到35mΩ以下,極大的減低了電池的自耗電,延長(zhǎng)手機(jī)的待機(jī)時(shí)間,完全可以達(dá)到與國(guó)際接軌的水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想選擇,成為最有希望替代鎳氫電池的產(chǎn)品。
7、可串聯(lián)或并聯(lián)組合成18650鋰電池組
8、使用范圍廣:筆記本電腦、對(duì)講機(jī)、便攜式DVD,儀器儀表、音響設(shè)備、航模、玩具、攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)等電子設(shè)備
缺點(diǎn)
18650鋰電池的最大的缺點(diǎn)就是他的體積已經(jīng)固定了,裝在一些筆記本或是一些產(chǎn)品時(shí)候不是很好定位,當(dāng)然這個(gè)缺點(diǎn)也可以說(shuō)是優(yōu)點(diǎn),這是相對(duì)其他聚合物鋰電池等鋰電池的可定制和可變換大小來(lái)講這就是一個(gè)缺點(diǎn)了。而相對(duì)于一些指定電池規(guī)格的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)又成了一個(gè)優(yōu)勢(shì)所在。
18650鋰電池容易發(fā)生短路,發(fā)生爆炸,也是相對(duì)于聚合物鋰電池來(lái)說(shuō)的,如果相對(duì)一般的電池,這一缺點(diǎn)就不那么明顯了。
18650鋰電池生產(chǎn)均需要有保護(hù)線路,防止電池被過(guò)充過(guò)放電。當(dāng)然這個(gè)對(duì)于鋰電池來(lái)說(shuō)都是必須的,這也是鋰電池的一個(gè)通弊,因?yàn)殇囯姵夭捎玫牟牧匣径际氢捤徜嚥牧?,而鈷酸鋰材料的鋰電池不能大電流放電,安全性較差。
18650鋰電池的生產(chǎn)條件要求高,相對(duì)于一般的電池生產(chǎn),18650鋰電池對(duì)生產(chǎn)條件要求很高,這無(wú)疑增加了生產(chǎn)才成本
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