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从手机到汽车 锂电池简单/复杂应用详解(上)

2014-11-07 15:10
kumsing
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从手机到汽车 锂电池简单/复杂应用详解(上)

  负极石墨组成的“小房子”,供锂离子钻入钻出

  什么算“长期”呢?在我看来7天就已经足够造成恶劣影响了。有多恶劣?这里有个例子,玩儿航模的人有2块规格一样的全新三元材料锂电池A和B,6月份买来同时存放,A剩余电量30%存放,B充满100%存放,3个月后测试电池容量,A容量为最初的98%,B容量为最初的60%。没错,影响就是如此恶劣,所以你的笔记本电池经常长期维持高电压,一年后续航大幅下降也就不要稀奇了。手机是最不容易遇到长期满电存放的设备,因为即便充满了,也一直在使用,不到几个小时电压就降下来了。但手机偶尔也会遇到这个问题,比如充满电后关机了,这时没有任何耗电,电池就一直维持高压,也许一周后你打开盒子一看,电池已经鼓包了。

  正确的做法是充30%-40%的电量,然后长期保存。

  三、电池内阻

  没有特别解释的。

  四、电池一致性

  木桶效应说的是一个木桶能盛多少水取决于围城木头中最短的那个木片的高度,放在锂电池组上来形容一致性再好不过了。电池一致性表现不好对并联组数比较多的电池影响更大。

 从手机到汽车 锂电池简单/复杂应用详解(上)

 笔记本的6芯电池示意图

  假设图中6芯电池中第三颗18650因为某种原因容量下降的比较快,很快容量就只剩下75%了,他们6个是并联在一起的,那么放电过程中第三颗电池会最早达到放电终止电压,于是不论另外5颗电池还有没有电量,电池组放电都会停止。充电时也是一样。结果另外5颗电池没有任何问题,也都跟着有问题的18650同步充放电,这组电池从外部看就是严重容量衰减的。实际上里面只有一颗有问题。这就是电池一致性的重要性的体现。

从手机到汽车 锂电池简单/复杂应用详解(上)

  电动自行车中的锂电池

  绿源、新日等品牌从2010年开始进入每个家庭,但那时绝大多数电动车用的都是铅酸电池。从2012年后开始出现了采用锂电池的电动自行车,常见的规格是电压36V-48V,容量8Ah-12Ah。带脚蹬子的那种电动自行车如果使用48V12Ah的锂电池,纯电续航达50公里。

  一、充放电倍率

  驱动自行车对充电方面没有特别要求,常见的充电倍率是0.1C-0.3C之间,电池厂轻松达标,但放电倍率上稍高,至少要满足1C,这对电池厂来说压力也不大。但是目前还有一种电动摩托车,采用踏板摩托车外形,时速甚至可以超过100km/h,这种车对电池的要求一下提高到2C-3C,所以如果你是自己组装这种高性能电动车,选购电池时要计算好。

从手机到汽车 锂电池简单/复杂应用详解(上)

  锂电池在箭头处

  厂商配的电池往往不用操心,自己配的电池一般有3种类型:磷酸铁锂电池,三元锂电池,动力三元电池。他们最高的放电倍率分别是:2C,1.5C,10C。你也可以通过增大电池组的容量来提升1C放电对应的电流。

  二、充放电循环次数

  磷酸铁锂电池寿命约2000次,三元锂电池约800次,动力三元锂电约800次。但是由于电动自行车中往往不是单体电池,木桶效应导致成组后第一次出现容量上的故障,时间上会提前,大约是单体寿命周期的1/4到1/2。

  当然,这也和使用习惯相关。刚刚说过的一切规律在这里都适用,因为我们这里涉及到另一种正极材料:磷酸铁锂了,所以要单说一下。

 从手机到汽车 锂电池简单/复杂应用详解(上)

 改装电摩中使用的磷酸铁锂电池组

  磷酸铁锂的能量密度比三元锂电低40%,同样能量的电池磷酸铁锂体积大,分量沉,优势在于循环次数多,好保养。比如还是刚刚所说的条件,三元锂电满电存放3个月,电池容量衰减到初始的60%,但磷酸铁锂面对这样严酷的存放条件还可以保持90%,虽然也损失了,但远没有三元锂电那么严重。

  这个原因和磷酸铁锂绝大部分能量(85%以上)都集中在3.2V电压上有关,虽然这种电池充电的截止电压有3.6V,但从3.6V到3.2V的区间内存储能量还不到总能量的1%,即便充满后,放置几分钟电压也会回落到3.2V。所以磷酸铁锂自动维持低的电压应力。不容易形成钝化膜。 

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