鋰電池是20世紀(jì)開發(fā)成功的新型高能電池,可以理解為含有鋰元素(包括金屬鋰、鋰合金、鋰離子、鋰聚合物)的電池,可分為鋰金屬電池(極少的生產(chǎn)和使用)和鋰離子電池(現(xiàn)今大量使用)。因其具有比能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于軍事和民用小型電器中,如移動電話、便攜式計算機(jī)、攝像機(jī)、照相機(jī)等,部分代替了傳統(tǒng)電池。下面我們就一起來看一下關(guān)于鋰離子電池的主要性能指標(biāo)。
1、電池的容量
電池的容量有額定容量和實(shí)際容量之分。電池的額定容量是指電池在環(huán)境溫度為20℃±5℃條件下,以5h率放電至終止電壓時所應(yīng)提供的電量,用C5表示。電池的實(shí)際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實(shí)際電量,主要受放電倍率和溫度的影響(故嚴(yán)格來講,電池容量應(yīng)指明充放電條件)。
容量單位:mAh、Ah(1Ah=1000mAh)。
2、電池內(nèi)阻
電池內(nèi)阻是指電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。有歐姆內(nèi)阻與極化內(nèi)阻兩部分組成。電池內(nèi)阻值大,會導(dǎo)致電池放電工作電壓降低,放電時間縮短。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響。電池內(nèi)阻是衡量電池性能的一個重要參數(shù)。
3、電壓
開路電壓是指電池在非工作狀態(tài)下即電路中無電流流過時,電池正負(fù)極之間的電勢差。一般情況下,鋰離子電池充滿電后開路電壓為4.1—4.2V左右,放電后開路電壓為3.0V左右。通過對電池的開路電壓的檢測,可以判斷電池的荷電狀態(tài)。
工作電壓又稱端電壓,是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流流過時電池正負(fù)極之間的電勢差。在電池放電工作狀態(tài)下,當(dāng)電流流過電池內(nèi)部時,不需克服電池的內(nèi)阻所造成阻力,故工作電壓總是低于開路電壓,充電時則與之相反。鋰離子電池的放電工作電壓在3.6V左右。
4、放電平臺時間
放電平臺時間是指在電池滿電情況下放電至某電壓的放電時間。例對某三元電池測量其3.6V的放電平臺時間,以恒壓充到電壓為4.2V,并且充電電流小于0.02C時停止充電即充滿電后,然后擱置10分鐘,在任何倍率的放電電流下放電至3.6V時的放電時間即為該電流下的放電平臺時間。
因某些使用鋰離子電池的用電器的工作電壓都有電壓要求,如果低于要求值,則會出現(xiàn)無法工作的情況。所以放電平臺是衡量電池性能好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。
5、充放電倍率
充放電倍率是指電池在規(guī)定的時間內(nèi)放出其額定容量時所需要的電流值,1C在數(shù)值上等于電池額定容量,通常以字母C表示。如電池的標(biāo)稱額定容量為10Ah,則10A為1C(1倍率),5 A則為0.5C,100A為10C,以此類推。
6、自放電率
自放電率又稱荷電保持能力,是指電池在開路狀態(tài)下,電池所儲存的電量在一定條件下的保持能力。主要受電池的制造工藝、材料、儲存條件等因素的影響。是衡量電池性能的重要參數(shù)。
7、效率
充電效率是指電池在充電過程中所消耗的電能轉(zhuǎn)化成電池所能儲存的化學(xué)能程度的量度。主要受電池工藝,配方及電池的工作環(huán)境溫度影響,一般環(huán)境溫度越高,則充電效率要低。
放電效率是指在一定的放電條件下放電至終點(diǎn)電壓所放出的實(shí)際電量與電池的額定容量之比,主要受放電倍率,環(huán)境溫度,內(nèi)阻等因素影響,一般情況下,放電倍率越高,則放電效率越低。溫度越低,放電效率越低。
8、循環(huán)壽命
電池循環(huán)壽命是指電池容量下降到某一規(guī)定的值時,電池在某一充放電制度下所經(jīng)歷的充放電次數(shù)。鋰離子電池GB規(guī)定,1C條件下電池循環(huán)500次后容量保持率在60%以上。
20世紀(jì)90年代初,日本Sony能源開發(fā)公司和加拿大Moli能源公司分別研制成功了新型的鋰離子電池,不僅性能良好,而且對環(huán)境沒有污染。隨著信息技術(shù)、手持式機(jī)械和電動汽車的迅猛發(fā)展,對有效能電源的需求急劇增長,鋰離子電池已成為目前發(fā)展迅速的領(lǐng)域之一。