【科普】关于锂电池的一些概念,你知道多少?

2015-09-15 13:53:00 bsadmin 143

 

1、一次电池、二次电池

一次电池(primary battery原电池):只能放电一次,放电结束后,不能再充电使用。如各种干电池;

二次电池(secondary battery或叫充电电池rechargeable battery、蓄电池):放电结束后,可以进行充电,再放电使用,可反复多次使用。

2、电池正极:(positive electrode放电时,电子从外部电路流入电位较高的电极。在放电时由于发生还原反应,因此正极也成为阴极,但在充电时要称为阳极。锂电池正极材料主要为磷酸铁锂、钴酸锂(氧化钴锂)、锰酸锂(氧化锰锂)、钒的氧化物等。

3、电池负极:(negative electrode负极,放电时,电子从外部电路流出电位较低的电极。此时除称为负极外,由于发生氧化反应,而可以称为阳极;而在充电时,则不能称为阳极,因为此时发生的是还原反应,而应成为阴极。负极材料一般为碳负极材料,包括:石墨、软碳、硬碳。也有为非碳基负极材料,包括:氮化物、硅基材料、锡氧化物、新型合金、钛的氧化物、纳米氧化物等。

4、充电(charge):利用外部电源使电池的电压和容量上升的过程;此时电能转化为化学能。

    充电特性(charge characteristic):电池充电时所表现出来的特性,例如充电曲线、充电容量、充电率、充电深度、充电时间等。

    充电曲线(charge curve):电池充电时其电压随时间的变化曲线。

    容量密度(capacity density):单位质量或体积所能释放出的电量,一般用mAh/LmAh/kg表示。也叫比容量,或克容量。

    能量密度(energy density):单位质量或体积所能释放出的能量,一般用Wh/LWh/kg表示。

    功率密度(power density):单位质量或体积所能释放出的能量,一般用W/LW/kg表示。

    过充电(over charge curve):超过规定的充电终止电压而继续充电的过程;此时电池的使用寿命受到影响。

    恒压充电(constant voltage charge):在恒定的电压下,将充电电池进行充电的过程。一般而言,该恒定的电压为充电终止电压。一般设置终止电流,当电流小于该值时,充电过程结束。

    恒流充电(constant current charge):在恒定的电流下,将充电电池进行充电的过程。一般设置终止电压,当电压达到该值时,充电过程结束。

电源适配器

5、放电(discharge):电流从电池流经外部电路的过程,此时化学能转换为电能。

    放电特性(discharge characteristic):电池放电时所表现出来的特性。例如放电曲线,放电容量,放电率,放电深度,放电时间等。

    放电曲线(discharge curve):电池放电时其电压随时间的变化曲线。

    放电容量(discharge capacity):电池放电时释放出来的电荷量,一般用时间与电流的乘积表示,例如Ah,mAh(1Ah=3600C)

    速率(discharge rate :表示放电快慢的一种量度。所用的容量1小时放电完毕,称为1C放电;5小时放电完毕,则成为1/5=0.2C放电。

    放电深度(depth of discharge):表示放电程度的一种量度,为放电容量与总放电容量的百分比,略成DOD

    持续放电时间(duration time):电池在一定的外部负荷下在规定的终止电压前所放电时间之和。

    标称电压(nominal voltage):电池0.2C放电时全过程的平均电压。

    标称容量(nominal capacity):电池0.2C放电时的放电容量。

    残存容量(residual capacity):电池残留的可再继续释放出来的容量。

    过放电(over discharge):超过规定的终止电压在低于终止电压时继续放电。此时容易发生漏液或电池的使用寿命受到影响。

    自放电(self discharge):电池在搁置过程中,没有与外部负荷相连接而产生容量损失的过程。

    利用率(utilization):实际放电容量与理论容量的百分比。

6、开路电压(open circuit voltage):电池没有负荷时正负极两端的电压。

7、闭路电压(closed circuit voltage):也叫工作电压(working voltage),电池有负荷时正负极两端的电压。

8、终止电压(end voltage):电池放电或充电时,所规定的最低放电电压或最高的充电电压。

9、内阻(internal resistance):电池正负极两端之间的电阻,是集流体、电极活性物质、隔膜、电解液的电阻之和;其值越小性能越佳。

10、储存寿命(shelf/storage life):电池在没有负荷的一定件下进行放置以达到性能劣化到规定的程度时所能放置的时间。

11、循环寿命(cycle life):在一定条件下,将充电电池进行反复充放电,当容量等电池性能达到规定的要求以下时所能发生的充放电次数。

12、液漏(liquid leakage):电解液从电池流出的现象。

13、内部短路(internal shortage):电池内部正极和负极形成电通路时的状态;主要是由于隔膜的破坏、混入导电性杂质、形成枝晶等造成。

14、电解质:是指在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物,例如酸、碱和盐等。电解质水溶液能够导电,是因电解质可以离解成离子。至于物质在水中能否电离,是由其结构决定的。

电解液分为:液体电解质(包括无机、有机);固体电解质,又分为无机、有机,其中有机又分为纯固体聚合物电解质、凝胶聚合物电解质;熔盐电解质。

锂离子电池应根据电池及电极活性物质(正负极)的性质选择合适的电解液,因为电解液需要长期保存在电池中,所以要有良好的稳定性。

15、隔膜:为了防止正负极活性物质相互接触而短路,一般采用隔膜将两者隔开,在电化学反应时,保持必要的电解液,形成离子移动的通道。

16、粘接剂:一般都是高分子化合物,常用的有PVA(聚乙烯醇)、PTFE(聚四氟乙烯)、CMC(羧甲基纤维素钠)等,以保证活性物质制浆时的均匀性和安全性,对活性物质颗粒间起粘接作用,将活性物质粘接在集流体上,保持活性物质间以及和集流体间的粘接作用,有利于在碳材料表面上形成SEI膜。

目前钴酸锂等所用的粘结剂,对于磷酸铁锂电池来说,一样可用。

17、正极材料的物理特性述语:

     松装密度:为材料粉的自然堆积密度。

     振实密度:为粉末固定在机械振动装置上,振动电机带动机械振动装置上下振动,装有粉末的刻度试管随机械振动装置而发生有节拍的振动,随着振动次数的增加,量筒里的粉末逐渐振实,振动次数达到设定的次数后,机械振动装置停止振动,读出刻度试管的体积,根据密度的定义:质量除以体积、从而求出振实后的粉末密度。

振实密度影响加工性能,特别是辊压。振实密度高低影响电池极片的体积密度(压实密度),如果工艺配合不好的话可能会出现极片脆、断片!振实密度和倍率放电特性有关,主要在极片工艺控制十分重要。

    片压实密度:正极材料辊压(碾压)在极片后的体积密度。

    位径:指磷酸铁锂粉体的平均粒径分布。

    比表面积:比表面积是指单位质量物质的总表面积,即每克物质总表面积,单位为: m2/g.

比表面积是粉体材料,特别是超细粉和纳米粉体材料的重要特征之一,粉体的颗粒越细,其比表面积越大。

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