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采用金属锂制成的锂电池,索尼这款新锂电还具

来源:http://www.mysenya.com 作者:广东快乐十分开奖 时间:2020-03-31 15:13

日本索尼近日发布了新型号充电式锂电池,这款全新的锂电池有别于传统锂钴电池,它采用磷酸铁锂电池(Lithium Ferrous Phosphate,简称LFP),而磷酸铁锂的物理结构为橄榄石结构,在价格上也要比传统锂电池更低廉,不过这款新锂电的最大优点还是在高温与高热环境下的稳定性很高。据了解,索尼这款新锂电还具备了高输出功率与电池长寿命的特点,由于采用了过索尼专利粒子设计技术,从而有效减少电阻,另外还利用细胞结构设计技术,提供高功率输出。它的工作电压约(3.2V)、电容量大(1,100mAh),高功率输出密度达 1,800W/kg,电池周期(循环寿命)可达2,000次以上,支持快速充电,半小时便可达到99%电量。这种新型锂电池将为电子设备提供更长的使用时间,例如是闪光灯、数码相机等,而且更为环保。但索尼并未有公布这款新型锂电的上市时间及价格。

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比亚迪唐电动汽车电池价格很多人甚是关心,这车还没上市关注度如此之高确实令人惊讶。从比亚迪唐电动汽车的报价到各项性能,大家对于唐的方方面面似乎充满了好奇。以至于对比亚迪唐电动汽车电池价格这么高端的问题都有人问,那我们就来了解下唐的电池性能吧!

锂电池是20世纪开发成功的新型高能电池,可以理解为含有锂元素的电池,可分为锂金属电池和锂离子电池。因其具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点,已广泛应用于军事和民用小型电器中,如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等,部分代替了传统电池。

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锂离子电池的由来及发展

唐配备了比亚迪首款"三擎四驱双模"动力系统,具体为一台2.0TI发动机(最大功率151kW,峰值扭矩320Nm)+两台高功率电动机(最大功率为110kW,峰值扭矩为200Nm),传动系统匹配6速双离合变速器。百公里加速也被最终定格在4.9秒,同时还要保证油耗仅为2升。在纯电模式下,唐最高续航里程可达85公里。

1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。

告别了传统的传动轴结构,才使得比亚迪唐有空间可以容纳大容量的底置平板电池,唐使用的磷酸铁锂电池容量达到18.4千瓦时,比秦提高了5.4千瓦时的电量,经济模式下最大续航85公里。从电池的配比以及电机的动力输出来看,电力部分在唐的动力系统中起到了相当重要的作用。平时你完全可以把它当做电动车来开,在长途旅行时,混动系统的优势也体现出来。

1980年,J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。

磷酸锂铁电池能高效率输出。标准放电为2C、连续高电流放电可达10C,瞬间脉冲放电可达20C;电池不燃烧、不爆炸、安全性最好;有较好的循环寿命,经500次循环,其放电容量仍大于95%;可快速充电,并且对环境无污染。

982年伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

使用寿命方面,新能源汽车平均使用8年以上,动力锂电池如果处于深充深放的条件下,维持80%以上的容量,三元锂电使用寿命将不到三年,而磷酸铁锂电池基本可以满足8年的使用要求。所以说,比亚迪唐所采用的磷酸铁锂电池在业内都是较为先进且被广泛采用的电池类型。

1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

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1989年,A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

目前市场上的锂离子电池正极材料主要是氧化钴锂,另外还有少数采用氧化锰锂及氧化镍锂作正极材料的锂离子电池,一般将后两种正极材料的锂离子电池称为"锂锰电池"及"锂镍电池"。那么,我们就先来看看部分组成电池正极材料的金属价格行情吧。

1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

由于铁的价格远低于钴,所以铁锂电池成本远低于钴锂电池,而且由于技术更为成熟,铁电池也大大降低了电动汽车的成本。而从上表可看出,采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。

1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁,比传统的正极材料更具优越性,因此已成为当前主流的正极材料。

锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。举例来讲,纽扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电。这种电池也可以充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。

20世纪90年代初,日本Sony能源开发公司和加拿大Moli能源公司分别研制成功了新型的锂离子蓄电池,不仅性能良好,而且对环境无污染。随着信息技术、手持式机械和电动汽车的迅猛发展,对高效能电源的需求急剧增长,锂电池已成为目前发展最为迅速的领域之一。

锂离子电池的结构及原理

锂离子电池的主要组成:

正极——活性物质主要指钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂等,导电集流体一般使用厚度在10--20微米的铝箔;

隔膜——一种特殊的塑料膜,可以让锂离子通过,但却是电子的绝缘体,目前主要有PE和PP两种及其组合。还有一类无机固体隔膜,如氧化铝隔膜涂层就是一种无机固体隔膜,;

负极——活性物质主要指石墨、钛酸锂、或近似石墨结构的碳材料,导电集流体一般使用厚度在7-15微米的铜箔;

电解液——一般为有机体系,如溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,另有些聚合物电池使用凝胶状电解液;

电池外壳——主要分为硬壳和软包两种 。

当电池充电时,锂离子从正极中脱嵌,在负极中嵌入,放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态,一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极,如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。

做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物,如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物,包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4——0.6,y=0.6——0.4,z=(2 +3x+5y)/2)等。

电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。

隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜,尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低,而且具有较高的抗穿刺强度,起到了热保险作用。

外壳采用钢或铝材料,盖体组件具有防爆断电的功能。

基本工作原理

当对电池进行充电时,正极的含锂化合物有锂离子脱出,锂离子经过电解液运动到负极。负极的炭材料呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

当对电池进行放电时,嵌在负极碳层中的锂离子脱出, 又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

在锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。这就像一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就在摇椅两端来回运动。所以锂离子电池又叫摇椅式电池。

充放电机理

锂离子电池的充电过程分为两个阶段:恒流充电阶段和恒压电流递减充电阶段。

锂离子电池过度充放电会对正负极造成永久性损坏。过度放电导致负极碳片层结构出现塌陷,而塌陷会造成充电过程中锂离子无法插入;过度充电使过多的锂离子嵌入负极碳结构,而造成其中部分锂离子再也无法释放出来。

锂离子电池保持性能最佳的充放电方式为浅充浅放。一般60%DOD是100%DOD条件下循环寿命的2——4倍。

锂离子电池主要性能指标

电池的容量

电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定容量是指电池在环境温度为20℃±5℃条件下,以5h率放电至终止电压时所应提供的电量,用C5表示。电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量,主要受放电倍率和温度的影响。

容量单位:mAh、Ah(1Ah=1000mAh)。

电池内阻

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