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锂电池、碱性电池、碳性电池这3种有什么区别啊?


发布时间:

2023-03-29

锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成,负极则是特殊分子结构的碳.常见的正极材料主(zhǔ)要(yào)成分为 LiCoO2 ,充(chōng)电时,加在电池两极的电势迫使正极的化(huà)合物释出锂离子,嵌入(rù)负极分(fèn)子排列呈片层结构的碳中.放(fàng)电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重(chóng)新和正极的化合物结合(hé).锂离子的移动产生了(le)电流.

碱性电池中的反应物是(shì)溶液(yè),而碳性电池它的电极是用石墨做(zuò)的,所以叫碳性电池。前者(zhě)反应物反应(yīng)时间(jiān)较后者明显长,所以较耐用

锂电池工作原理(lǐ)

锂(lǐ)离子电池的正极材(cái)料通常有锂的活性化合物组成,负极则(zé)是特殊分子结构(gòu)的碳.常见的正极材料主要成(chéng)分为 LiCoO2 ,充(chōng)电时,加在(zài)电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中(zhōng).放电时,锂离(lí)子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化(huà)合物结合.锂离子的移动产生了电流.

化学反应原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的(de)实际问题要多得多:正极的材料需要添加(jiā)剂来保持多次充放的活性,负极的(de)材料(liào)需要在分子结构级(jí)去设计以(yǐ)容纳更多的锂(lǐ)离(lí)子;填充(chōng)在(zài)正负极之间的电解液,除了保持稳(wěn)定,还需(xū)要具有良好导电性,减小电池内阻.

虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应,记忆效应的原理(lǐ)是结晶(jīng)化(huà),在锂电池中几乎不会产(chǎn)生这种反应.但是,锂离子(zǐ)电池在多次充(chōng)放后容量(liàng)仍然会下降,其原因是复杂而多样的.主要是正负极材料本身的变化,从(cóng)分子层面来看,正负极上容(róng)纳(nà)锂离子(zǐ)的空(kōng)穴结构会逐渐塌陷、堵塞;从化学(xué)角度来看,是正负极材料活性钝化,出现副(fù)反应生(shēng)成稳定(dìng)的其他化合物.物理上还会出现正极(jí)材料逐渐剥落等(děng)情(qíng)况,总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目.

过(guò)度(dù)充电和过度(dù)放电,将对锂离子电池的正负极(jí)造成永久的(de)损坏,从分子(zǐ)层面看,可以(yǐ)直观的理解,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷(xiàn),过度充电将把太多的锂离子硬(yìng)塞进负极(jí)碳结构(gòu)里去,而使得其中一些锂离子再也无法释放出来.这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制(zhì)电路的原因.

不适合的温度,将引(yǐn)发锂离子(zǐ)电池内部其他化学反应生成我们不希望看到(dào)的化合(hé)物,所以在不(bú)少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂.在电(diàn)池升温到一定的情况下(xià),复合膜膜孔(kǒng)闭合或电解质变性,电池内阻增大直到断路,电(diàn)池不再升温,确保电池充电温度正(zhèng)常.

而深充放能提升锂离子电池的(de)实际容量(liàng)吗?专家明确(què)地告诉我,这是(shì)没有意义的.他们甚至(zhì)说(shuō),所谓使用(yòng)前三(sān)次全充放的“激活”也同(tóng)样没有什么必要.然而为(wéi)什(shí)么很多人深充放以后 Battery Information 里标示容量会发生改变呢 ? 后面将会提到.

锂离子电池一般(bān)都带有管理芯片和充(chōng)电(diàn)控制芯片.其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、温度、ID 、充电状态(tài)、放电次(cì)数等数值.这些数(shù)值在使用中(zhōng)会逐渐变化.我个人认为,使用说明(míng)中的“使用一个月左右应该全充放一次”的做法主要(yào)的作用应该就是修正这些寄存(cún)器里不当的值,使得电池(chí)的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况.

充电控制(zhì)芯片主要控制电池的充电过程.锂离子电池的充电过程分为(wéi)两个阶段,恒流快充阶段(电池指示灯呈黄(huáng)色时)和恒压电流递减阶段 ( 电池指(zhǐ)示灯呈绿(lǜ)色闪烁.恒流快充阶段,电池电压逐步升高到电池的标准电压,随后在控制芯片下转入恒压(yā)阶段,电压(yā)不再升高(gāo)以确保不会过(guò)充,电流(liú)则随着电池电量的上升逐步减弱(ruò)到 0 ,而最终完成充电.

电量统(tǒng)计芯片通过记录放电曲线(电压,电流,时(shí)间(jiān))可以抽样计算出(chū)电池的电量,这就是我们在 Battery Information 里读到的 wh. 值.而锂离子电(diàn)池在(zài)多次使用后,放电曲线是会改变的,如(rú)果芯片一直(zhí)没有机会再次读出完整(zhěng)的一个放电曲线,其计算出来的(de)电量也就(jiù)是不准确的.所(suǒ)以我们需要深充放来校准电池的芯片

什么(me)是(shì)碳性电池?

碳性电池也就是我们常见的”中性锌-二氧化锰干电池“,是化学(xué)电池中的原电池,也是一次性使用的电池。由于该干电池(chí)供电设备的电解液是一种不能移动的浆(jiāng)糊,因此也被称为“干电池(chí)”。

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