鋰電池工作原理和充放電原理,鋰電充電器原理

來源：存能電氣  日期：2019-06-25 13:51  瀏覽量：次

　　鋰電池工作原理和充放電原理，鋰電充電器原理。鋰電池的充放電不是通過傳統(tǒng)的方式實現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移，而是通過鋰離子在層壯物質(zhì)的晶體中的出入，發(fā)生能量變化。根據(jù)鋰電池的結(jié)構(gòu)特性,最高充電終止電壓應(yīng)為4.2V不能過充,否則會因正極的鋰離子拿走太多,而使電池報廢。

　　鋰離子電池工作原理

　　鋰電池在結(jié)構(gòu)上主要有五大塊：正極、負(fù)極、電解液、隔膜、外殼與電極引線。鋰離子電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。

　　鋰離子電池的充放電過程就是Li+在正負(fù)極材料的嵌入和脫嵌并伴隨著能量的吸收和釋放的過程。給鋰離子電池充電：Li+從正極材料中脫嵌，經(jīng)電解液到達(dá)負(fù)極，吸收電子后嵌入負(fù)極材料中形成能量較高嵌入化合物。

　　1、充電時

　　在電場的驅(qū)動下鋰離子從正極晶格中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)，嵌入到負(fù)極晶格中。充電開始時，應(yīng)先檢測待充電電池的電壓，如果電壓低于3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，充電電流為設(shè)定電流的1/10，一般選0.05C左右。一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，同時電池發(fā)熱也越大。而且，過大的電流充電，容量不夠滿，因為電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時間。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會產(chǎn)生泡沫，反而不滿。

　　2、放電時

　　過程正好相反鋰離子返回正極，電子通過用電器由外電路到達(dá)正極與鋰離子復(fù)合。鋰電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。

　　鋰電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌（習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱為“搖椅電池”。

　　鋰電池的特點

　　1、具有更高的重量能量比、體積能量比;

　　2、電壓高，單節(jié)鋰電池電壓為3.6V，等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓;

　　3、自放電小可長時間存放，這是該電池最突出的優(yōu)越性;

　　4、無記憶效應(yīng)。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應(yīng)，所以鋰電池充電前無需放電;

　　5、壽命長。正常工作條件下，鋰電池充/放電循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)大于500次;

　　6、可以快速充電。鋰電池通?？梢圆捎?.5～1倍容量的電流充電，使充電時間縮短至1～2小時;

　　7、可以隨意并聯(lián)使用;

　　8、由于鋰電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對環(huán)境無污染，是當(dāng)代最先進(jìn)的綠色電池。

　　鋰電池充電器原理

　　鋰電池充電器是專門用來為鋰離子電池充電的充電器。鋰離子電池對充電器的要求較高，需要保護(hù)電路，所以鋰電池充電器通常都有較高的控制精密度，能夠?qū)︿囯x子電池進(jìn)行恒流恒壓充電。鋰離子電池的充電過程可以分為三個階段：涓流充電（低壓預(yù)充）、恒流充電、恒壓充電。

　　需要注意的是，鋰離子電池的充電過程與鎳鎘、鎳氫電池的充電過程是完全不同的，它是一個復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)過程。因此需要配置專用的充電器進(jìn)行充電。即便是專用的鋰電池充電器，由于對充電電壓允差的要求非常嚴(yán)格(一般為1%)，也要區(qū)分電池充滿電時的電壓是4.1V還是4.2V。充電器的好壞，對鋰電池的壽命起著至關(guān)重要的作用。