鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年04月14日
天天講三元鋰離子電池,是哪三元你了解嗎?
用三元材料作為正極材料的動力鋰離子電池近年來憑借其容量高、循環(huán)穩(wěn)定性(電池壽命)好、成本適中等優(yōu)點,逐漸替代了鎳氫電池、鈷酸鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池,成為目前市場上最主流的電池。
三元鋰離子電池的三元指的是鎳(Ni)鈷(Co)錳(Mn)三種元素。
而這三種元素中鎳和鈷是活性金屬,錳不參與電化學反應。一般來說,活性金屬成分含量越高,電池容量就越大,但當Ni的含量過高時,會引起Ni2+占據Li+的位置,加劇了陽離子混排,從而導致容量降低。
Co也是活性金屬,但能起到抑制陽離子混排的用途,從而穩(wěn)定材料層狀結構。
Mn作為非活性金屬重要起到穩(wěn)定反應提高安全性的用途。
人們發(fā)現(xiàn),三元正極材料中鎳鈷錳比例可在一定范圍內調整,并且其性能隨著鎳鈷錳的比例的不同而變化。
通過大量的研究,世界各國提出了多個具有不同鎳鈷錳比例組成的三元材料體系,包括333,523,622,811體系等。
簡單來講第一個數字越大,電池的性能越強,生產難度越高,使用條件越苛刻。
最后一個數字越大,電池性能越差,生產成本也越低。
目前333、523型鋰離子電池是汽車動力鋰電池的主流型號,而622、811型鋰離子電池也是我國的重要研究方向。
⑴環(huán)境溫度對電池的影響較大。環(huán)境溫度過高,會使電池過充電出現(xiàn)氣體,環(huán)境溫度過低,則會使電池充電不足,這都會影響電池的使用壽命。因此,一般要求環(huán)境溫度在25℃左右,UPS浮充電壓值也是按此溫度來設定的。實際應用時,蓄電池一般在5℃~35℃范圍內進行充電,低于5℃或高于35℃都會大大降低電池的容量、縮短電池的使用壽命。
⑵放電深度對電池使用壽命的影響也非常大。電池放電深度越深,其循環(huán)使用次數就越少,因此在使用時應防止深度放電。雖然UPS都有電池低電位保護功能,一般單節(jié)電池放電至10.5V左右時,UPS就會自動關機。但是,假如UPS處于輕載放電或空載放電的情況下,也會造成電池的深度放電。
⑶電池在存放、運輸、安裝過程中,會因自放電而失去部分容量。因此,在安裝后投入使用前,應根據電池的開路電壓判斷電池的剩余容量,然后采用不同的方法對蓄電池進行補充充電。對備用擱置的蓄電池,每3個月應進行一次補充充電。可以通過測量電池開路電壓來判斷電池的好壞。以12V電池為例,若開路電壓高于12.5V,則表示電池儲能還有80%以上,若開路電壓低于12.5V,則應該立刻進行補充充電。若開路電壓低于12V,則表示電池存儲電能不到20%,電池不堪使用。
⑷電池充放電電流一般以C來表示,C的實際值與電池容量有關。例如,100AH的電池,C=100A。松下鉛酸免維護電池的最佳充電電流為0.1C左右,充電電流不能大于0.3C。充電電流過大或過小都會影響電池的使用壽命。放電電流一般要求在0.05C~3C之間,UPS在正常使用中都能滿足此要求,但也要防止意外情況的發(fā)生,如電池短路等。
⑸充電電壓。由于UPS電池屬于備用工作方式,市電正常情況下處于充電狀態(tài),只有停電時才會放電。為延長電池的使用壽命,UPS的充電器一般采用恒壓限流的方式控制,電池充滿后即轉為浮充狀態(tài),每節(jié)浮充電壓設置為13.6V左右。假如充電電壓過高就會使電池過充電,反之會使電池充電不足。充電電壓異常可能是由電池配置錯誤引起,或因充電器故障造成。因此,在安裝電池時,一定要注意電池的規(guī)格和數量的正確性,不同規(guī)格、不同批號的電池不要混用。外加充電器不要使用劣質充電器,而且安裝時要考慮散熱問題。目前,為進一步提高電池壽命,先進的UPS都采用一種ABM(AdvancedBatteryManagement)三階段智能化電池管理方法,即充電分成初始化充電、浮充電和休息三個階段:第一階段是恒流均衡充電,將電池容量充到90%;第二階段是浮充充電,將電池容量充到100%,然后停止充電;第三階段是自然放電,在這個階段里,電池利用自身的漏電流放電,一直到規(guī)定的電壓下限,然后再重復上述的三個階段。這種方式改變了以前那種充滿電后,仍使電池處于一天24h的浮充狀態(tài),因此延長了電池的壽命。
⑹免維護電池由于采用吸收式電解液系統(tǒng),在正常使用時不會出現(xiàn)任何氣體,但是假如用戶使用不當,造成電池過充電,就會出現(xiàn)氣體,此時電池內壓就會增大,將電池上的壓力閥頂開,嚴重的會使電池爆裂。
⑺UPS在運行過程中,要注意監(jiān)視蓄電池組的端電壓值、浮充電流值、每只蓄電池的電壓值、蓄電池組及直流母線的對地電阻和絕緣狀態(tài)。
⑻不要單獨新增或減少電池組中幾個單體電池的負荷,這將造成單體電池容量的不平衡和充電的不均一性,降低電池的使用壽命。