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淺析鋰離子電池常識

作者:网站管理员 来源:本站原创 日期:2014/11/13 
可攜式電子產品以電池作為電源。隨著可攜式產品的迅猛發展,各種電池的用量大增,並且開發出許多新型電池。除大家較熟悉的高性能鹼性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外,還有近年來開發的鋰電池。本文主要介紹有關鋰電池的基本知識。這包括它的特性、主要參數、型號的意義、應用範圍及使用注意事項等。

鋰是一種金屬元素,其化學符號為Li(其英文名為lithium),是一種銀白色、十分柔軟、化學性能活潑的金屬,在金屬中是最輕的。它除了應用於原子能工業外,可製造特種合金、特種玻璃(電視機上用的螢光屏玻璃)及鋰電池。在鋰電池中它用作電池的陽極。

鋰電池也分成兩大類:不可充電的及可充電的兩類。不可充電的電池稱為一次性電池,它只能將化學能一次性地轉化為電能,不能將電能還原回化學能(或者還原性能極差)。而可充電的電池稱為二次性電池(也稱為蓄電池)。它能將電能轉變成化學能儲存起來,在使用時,再將化學能轉換成電能,它是可逆的,如電能化學能鋰電池的主要特點。

靈巧型可攜式電子產品要求尺寸孝重量輕,但電池的尺寸及重量與其它電子元器件相比往往是最大的及最重的。例如,想當年的“大哥大”是相當“粗大、笨重”,而今天的手機是如此的輕巧。其中電池的改進是起了重要作用的:過去是鎳鎘電池,現在是鋰離子電池

鋰電池的最大特點是比能量高。什麼是比能量呢?比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時;kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。這裏舉一個例來說明:5號鎳鎘電池的額定電壓為12V,其容量為800mAh,則其能量為096Wh(12V×08Ah)。同樣尺寸的5號鋰-二氧化錳電池的額定電壓為3V,其容量為1200mAh,則其能量為36Wh。這兩種電池的體積是相同的,則鋰-二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的375倍!

一節5號鎳鎘電池約重23g,而一節5號鋰-二氧化錳電池約重18g。一節鋰-二氧化錳電池為3V,而兩節鎳鎘電池才24V。所以採用鋰電池時電池數量少(使可攜式電子產品體積減孝重量減輕),並且電池的工作壽命長。

另外,鋰電池具有放電電壓穩定、工作溫度範圍寬、自放電率低、儲存壽命長、無記憶效應及無公害等優點。

鋰電池的缺點是價格昂貴,所以目前尚不能普遍應用,主要應用於掌上電腦、PDA、通信設備、照相機、衛星、導彈、魚雷、儀器等。隨著技術的發展、工藝的改進及生產量的增加,鋰電池的價格將會不斷地下降,應用上也會更普遍。

不可充電的鋰電池

不可充電的鋰電池有多種,目前常用的有鋰-二氧化錳電池、鋰—亞硫醯氯電池及鋰和其他化合物電池。本文僅介紹前兩種最常用的。

1、鋰-二氧化錳電池(LiMnO2)

鋰-二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極,並採用有機電解液的一次性電池。該電池的主要特點是電池電壓高,額定電壓為3V(是一般鹼性電池的2倍);終止放電電壓為2V;比能量大(見上面舉的例子);放電電壓穩定可靠;有較好的儲存性能(儲存時間3年以上)、自放電率低(年自放電率≤2%);工作溫度範圍-20℃~+60℃。

該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求,它有長方形、圓柱形及紐扣形(扣式)。圓柱形的也有不同的直徑及高度尺寸。這裏列舉大家較熟悉的1#(尺寸代碼D)、2#(尺寸代碼C)及5#(尺寸代碼AA)電池的主要參數。

CR表示為圓柱形鋰-二氧化錳電池;五位數字中,前兩位表示電池的直徑,後三位表示帶一位小數的高度。例如,CR14505,其直徑為14mm,高度為505mm(這種型號是通用的)。

這裏要指出的是不同工廠生產的同型號的電池其參數可能有些差別。另外,標準放電電流值是較小的,實際放電電流可以大於標準放電電流,並且連續放電及脈衝放電的允許放電電流也不同,由電池廠提供有關數據。例如,力興電源公司生產的CR14505給出最大連續放電電流為1000mA,最大脈衝放電電流可達2500mA。

照相機中用的鋰電池多半是鋰-二氧化錳電池。這裏將照相機中常用的鋰-二氧化錳電池列入表2,供參考。

紐扣式(扣式)電池尺寸較小,其直徑為125~245mm,高度為16~50mm。幾種較常用的扣式電池如表3所示。

CR為圓柱形鋰-二氧化錳電池,後四位數字中前兩位為電池的直徑尺寸,後兩位為帶小數點的高度尺寸。例如,CR1220的直徑為125mm(不包括小數點後的數),其高度為20mm。這種型號表示方法是國際通用的。

這種扣式電池常用於時鐘、計算器、電子記事本、照相機、助聽器、電子遊戲機、IC卡、備用電源等。