鋰電池的充電電路

在了解完鋰電池的基本電路特性后，工程師在開發(fā)帶有鋰電池供電的項目時，就會面臨鋰電池的充電電路問題。

鋰電池的電壓為3.0V ~ 4.2V之間變化，也就是鋰電池的電壓為4.2V，小電壓為3.0V。電壓與小電壓，對于鋰電池而言，隱藏著什么電路含義呢?

單節(jié)鋰電池

電壓是4.2V，也就是鋰電池兩端能承受的極限電壓不超過4.2V;小電壓為3.0V，也就是鋰電池兩端的極限放電電壓不低于3.0V;

換言之，它的另外一層電路意義是

鋰電池在接收外界的充電電路充電，它的充電電壓不能高于4.2V;鋰電池在向外界負(fù)載提供工作電源，它消耗的電壓會停留在3.0V;

基于此，如果工程師將常用的5V/1A或者5V/2A規(guī)格的充電器，對鋰電池進(jìn)行直接充電，這樣是否可以呢?

充電器

顯然是不行的。為什么呢?

因為無論是5V/1A或者5V/2A規(guī)格的充電器，對外輸出的充電電壓均為5V，超過了鋰電池的承受電壓4.2V。

針對這兩個電壓不匹配兼容的問題，該如何去解決呢?在不改變充電器5V/1A和5V/2A規(guī)格的條件下，工程師應(yīng)當(dāng)如何去實現(xiàn)呢?

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鋰電池加速成長！四大材料大有可為

從中國汽車工業(yè)協(xié)會獲悉，11月，新能源汽車產(chǎn)銷量同比雙雙增長，動力電池的產(chǎn)量同樣也增長。

數(shù)據(jù)顯示，11月新能源汽車產(chǎn)銷分別完成19.8萬輛和20萬輛，同比分別增長75.1%和104.9%，其單月產(chǎn)銷第5次刷新了當(dāng)月歷史記錄；動力電池產(chǎn)量共計12.7GWh，同比增長40.7%，環(huán)比增長29.1%。累計方面，1-11月，我國動力電池產(chǎn)量累計68.3GWh，同比累計下降13.8%。

從細(xì)分產(chǎn)品來看，2020年11月，三元電池產(chǎn)量7.3GWh，占總產(chǎn)量57.3%，同比增長35.6%，環(huán)比增長32.1%；磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量5.4GWh，占總產(chǎn)量42.5%，同比增長49.3%，環(huán)比增長25.1%。

鋰電池的應(yīng)用場景主要分為三類：消費(fèi)類（消費(fèi)電子、電動工具等）、動力類（電動汽車）、儲能類（通信基站備用電源、電力電網(wǎng)儲能、家庭電力儲能等）。消費(fèi)類中，由于鈷酸鋰LCO的能量密度、成本（采用的貴金屬鈷多），對電池價格并不敏感的消費(fèi)電子多數(shù)使用鈷酸鋰LCO。在動力類領(lǐng)域，2009-2016年間，磷酸鐵鋰LFP憑借著低成本、高安全性，成為乘用車領(lǐng)域（即9座以下）、商用車領(lǐng)域（9座以上，或以載貨為主要目的）的主流選擇。

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炭黑在干電池中的應(yīng)用

干電池主要指用得多的鋅-二氧化錳電池，簡稱鋅錳電池。鋅錳電池是1868年法國人勒克朗謝發(fā)明的，1888年加斯納開始使鋅錳電池的液體組分不流動化而制得了干電池，1925年開始在二氧化錳合劑中使用乙炔炭黑，使干電池的放電和貯存性能提高60年代出現(xiàn)了以氫氧化鉀(或氫氧化鈉)為電解質(zhì)的堿性鋅錳電池。近二三十年來，鎳鎘電池、鋰電池等新型電池的開發(fā)應(yīng)用，雖然在能量密度、貯存性能、電壓精度以及可充電性等方面優(yōu)于鋅錳電池，但在價格性能比方面仍不如鋅錳電池，故鋅錳電池在市場上仍占主導(dǎo)地位。

干電池用炭黑包括乙炔炭黑、重油造氣副產(chǎn)炭黑及油爐法炭黑等。

乙快炭黑因其良好的導(dǎo)電性、高吸液性和高純凈度，在干電池應(yīng)用中占主導(dǎo)地位;重油造氣副產(chǎn)炭黑的導(dǎo)電性、吸液性好，但高純凈度的產(chǎn)品價格高昂因此用得不多;油爐法炭黑價格便宜，但吸液性、導(dǎo)電性較差，故用得也不多。

中國壟斷鋰電池，歐洲想擺脫依賴：遠(yuǎn)沒那么容易

中國壟斷鋰電池產(chǎn)能

動力電池的種類很多，鋰電池是重要的一類。

1983年，日本化學(xué)家吉野彰造出了世界個可充電鋰離子電池的原型，開啟了鋰電池時代，也因此獲得了2019年諾貝爾化學(xué)獎。

1991年，日本索尼與旭化成株式會社共同推出了全球塊商業(yè)化的鋰離子電池，并成功實現(xiàn)量產(chǎn)。

靠著技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上的先發(fā)優(yōu)勢，在鋰電池領(lǐng)域，日本長期占據(jù)著世界。

2005年開始，中國、韓國開始追趕。2014年，中國的鋰電池產(chǎn)量超過了日本、韓國，躋身世界，直至。

中國鋰動力電池市場占有率

數(shù)據(jù)顯示，2019年初，全球鋰電池制造能力達(dá)316千兆瓦時(GWh)。其中，中國鋰電池產(chǎn)能位居世界**，占73%。排名第二的美國，只有12%。

具體到企業(yè)市場份額，全球鋰電池生產(chǎn)企業(yè)，中國占據(jù)6家。

前鋰電池企業(yè)市場份額

說中國壟斷了鋰電池產(chǎn)能，并不為過。

02歐洲想擺脫依賴

歐洲想擺脫鋰電池靠進(jìn)口的現(xiàn)狀，有著長遠(yuǎn)的打算和現(xiàn)實的需求。

長遠(yuǎn)的打算，指的是環(huán)保考量。

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極化和內(nèi)阻

電池放電時所有這些能量都不能完全轉(zhuǎn)化為電能，電化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量的損失，這些能量損失包括：1）活化極化--它引起電極表面的電化學(xué)反應(yīng) 2）濃差極化--它是由于電極表面和體相中反應(yīng)物和產(chǎn)物濃度的不同而產(chǎn)生的，是物質(zhì)傳遞的結(jié)果。極化的存在消耗了部分能量，并以熱的形式放出。

極化（polarization）

電池在充放電過程中是存在極化的，通常可將鋰離子電池極化分為歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化三類。幾類極化各自的響應(yīng)速度也不一樣。影響極化程度的因素很多，但一般情況下充放電電流密度越大，極化也就越大。

以下分類解釋一下：

(1)歐姆極化

顧名思義，有鋰離子電池的歐姆內(nèi)阻引起的極化，叫歐姆極化，也成電阻極化。電池的歐姆內(nèi)阻(R)由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成（有些解釋還把膜電阻也算上），通過一定的電流時，其極化電勢可以計算，E=IR(歐)。

歐姆極化是瞬時發(fā)生的。

(2)電化學(xué)極化

指由于正、負(fù)極上電化學(xué)反應(yīng)速度小于電子運(yùn)動速度而造成的極化。電化學(xué)極化一般認(rèn)為是微秒級的

(3)濃差極化

指由于參與反應(yīng)的鋰離子在固相中的擴(kuò)散速度小于電化學(xué)反應(yīng)速度而造成的極化。濃差極化一般認(rèn)為是秒級的。 MACCOR電池檢測設(shè)備，瑞斯新能源歡迎來電咨詢。湖北電池檢測廠家

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扣式電池的充放電模式

  包括恒流充電、恒壓充電、恒流放電、恒阻放電、混合式充放電以及階躍式等不同模式充放電。實驗室中常采用恒流充電(CC)、恒流-恒壓充電(CC-CV)、恒壓充電(CV)、恒流放電(DC)對電池充放電行為進(jìn)行測試分析，而階躍式充放電模式則多用于直流內(nèi)阻、極化和擴(kuò)散阻抗性能的測試。考慮到活性材料的含量以及極片尺寸對測試電流的影響，恒流充電中常以電流密度形式出現(xiàn)，如mA/g(單位活性物質(zhì)質(zhì)量的電流)、mA/cm2(單位極片面積的電流)。充放電電流的大小常采用充放電倍率來表示，即：充放電倍率(C)=充放電電流(mA)/額定容量(mA·h)，如額定容量為1000 mA·h的電池以500 mA的電流充放電，則充放電倍率為0.5 C。目前電動汽車用鋰離子電池已發(fā)布使用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QCT/743—2006中指出鋰離子通用的充放電電流為C/3，因此含C/3 的充放電行為測試也常出現(xiàn)在實驗室鋰離子電池充放電測試中。

   湖北電池檢測廠家

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