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Discover锂电池的工作原理

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点击次数:30 更新时间:2024年05月21日12:17:33 打印此页 关闭

所有电池的工作原理都是在两个端子(阴极(正极)和阳极(负极))之间移动电子和离子,两个端子之间由电解质隔开。

阴极和阳极

在可充电电池中,阳极具有多余的电子,使其带负电。相反,阴极缺乏电子,使其带正电。电解质是阴极和阳极之间的屏障,是离子在电池中驻留的地方。当可充电电池连接到设备时,电解质中的离子从阳极流向阴极,从而允许电子流动为设备供电。相反,当电池连接到电源时,作为充电周期的一部分,电解质中的离子从阴极流到阳极,从而将电子从阴极移动到阳极。电池可以充电多少次取决于阳极/阴极材料、材料的质量和充电频率。

当充电源的电压高于电池电压时,电池接受充电。当使用来自公用电网或发电机的交流电(AC)时,电力转换装置将交流电转换为直流电(DC)以对电池充电。当使用来自太阳能电池板或风力涡轮机的直流电 (DC) 时,电源转换设备会升高或降低电压以匹配电池的电压。每种类型的电池化学成分都需要特定的电压才能实现最佳且安全的充电。

锂电池的不同化学成分

构成阴极(有时也构成阳极)的材料通常用于命名电池。

电池化学 

描述 

钴酸锂 (LCO)

正极由钴酸锂制成,负极由碳制成。

锰酸锂 (LMO)

阴极为锂锰氧化物,阳极为金属锂。

磷酸铁锂(LFP)

阴极由磷酸铁锂制成,阳极通常是碳石墨。

镍钴锰酸锂 (NMC)

阴极由锂、镍、锰和钴的金属氧化物制成,阳极通常由石墨制成。

 

对于每种类型的锂电池,不同的材料组合会改变电池的特性,例如充放电速率、能量密度和功率密度。不同的化学成分也会影响电池的热稳定性。根据您的应用,可能需要避免某些电池化学成分。了解这些电池化学成分的不同特性可以帮助您做出决策。

可充电锂电池有数千种已注册的电池化学组合。科学家们仍在发现越来越多的东西。他们还继续测试电池化学成分的每种组合,以找到最适合安全、强大、持久的锂电池。

细胞构建

锂电池主要分为三种类型:圆柱形、方形和软包电池。

 

 棱柱形电池圆柱形细胞软包电池
 
 
       棱柱形袋
 
 

这些细胞之间的第一个显着区别是它们的形状。圆柱形细胞呈管状。棱柱形电池装在矩形金属盒中。软包电池采用聚合物薄膜制成。

每种细胞类型都有优点和缺点,使其适合特定的应用。例如,圆柱形电池是标准化的、大规模生产的,并用于医疗、军事、工业、电动汽车和消费等许多常见应用,这使得它们比其他电池类型更便宜。棱柱形电池有几种标准化尺寸。它们可以安装在更薄的外形中,以利用电池内部的全部区域,这可能是一个优势,具体取决于应用。方形电池通常用于笔记本电脑、电动汽车和储能解决方案,所有这些应用都注重紧凑尺寸。软包电池采用轻质材料,具有柔性且能量密度高。软包电池用于无线电控制汽车、无人机和超薄笔记本电脑,其中软包重量轻、灵活性强,

智能电池

电池制造商还可以通过添加电池管理系统 (BMS) 来使他们的电池脱颖而出,通常随更高质量的锂电池一起提供。

BMS 包含安全机制,可在遇到高/低电压、高/低温和高电流等危险情况时将电池与电路断开。一旦危险情况过去,智能 BMS 可以恢复连接。

一些智能 BMS 与功率转换设备进行闭环通信。所传送的电池数据用于控制充电过程。智能BMS共享的信息通常包括电池电压、充电状态、电池温度、警告等信息。通过共享这些信息,一些充电设备可以动态调整充电参数,从而更快地实现充满电。

一些智能 BMS 还会记录电池数据,包括充电和放电周期的日期、时间和瓦特/小时,从而深入了解电池性能。

概括

由于锂电池用于许多不同的应用,您了解的越多,在购买使用锂电池的设备时就能做出更好的决定。从电动汽车、笔记本电脑到手机,锂电池可为任何需要便携式电源的设备提供动力。

在决定哪种电池最适合您的应用时,请务必咨询专家。

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