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保定市满城区联东U谷22号楼新能源汽车的续航里程一直受到限制,如何提高续航能力影响了整个市场。而在电池行业,三元锂电池凭借众多的优势迅速占领了3C、汽车等市场,并逐渐取代传统铅酸蓄电池。对于传统电池来说,三元锂电池具有寿命长,节能环保无污染,维护成本低,充放电完全,重量轻等优势,有人认为三元锂电池寿命长,真的是这样吗?它的生命循环周期究竟多少次呢?让我们来揭开真相。
什么是三元锂电池?
在自然界中,锂元素是最轻的、原子质量最小的金属,且化学性质活泼,易失去电子被氧化为Li+,标准电极电位为﹣3.045V,电化学当量为0.26g/Ah,锂元素的这些特点决定了它是一种能量密度高的材料。三元锂电池是指采用镍钴锰三种过渡金属氧化物为正极材料的可充电电池。
充分综合了钴酸锂良好的循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全性及低成本等特点,利用分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法合成镍钴锰等多元素协同的复合嵌锂氧化物,是目前被广泛研究和应用的一种锂离子可充电电池。
理论寿命仅是中等水平
三元锂电池在使用到一定程度后,容量衰减程度是按比例所计算的,直到寿命为零终止。业内算法一般是三元锂电池充满电之后放电一次,这叫循环寿命。在使用过程中,锂电池内部发生不可逆化学反应会造成电池容量的下降,比如使用不当的情况,或者极高温或者极低温情况下使用。
比如电解液的分解,活性材料的失活,正负极结构的坍塌导致锂离子嵌入和脱嵌的数量减少等。实验标明,更高倍率的放电会导致容量更快的衰减,如果放电电流较低,电池电压会接近平衡电压,能释放出更多的能量。
三元锂电池理论寿命为1200次完全充放电,也就是完全循环寿命,按使用频率来说,三天一次完全充放电,一年120次完全充放电,三元锂电池使用寿命达到十年,即使使用过程中有损耗或者充放电天数减少,也可以达到八年,注意,这里说的是容量寿命,在八年之后三元锂电池的容量还会有百分之六十以上,这是标准性所在。
三元锂电池的理论寿命,在商业化的可充电锂电池中属于中等。磷酸铁锂约为2000次,而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其生产的三元电芯规格书中承诺大于500次(标准条件下充放电),但是电芯在配组做成电池包后,由于一致性问题,主要是电压和内阻不可能完全一样,其循环寿命大约为400次。
厂家推荐SOC使用窗口为10%~90%,不建议进行深度充放电,不然会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤,若是以浅充浅放来计算的话,循环寿命至少有1000次。另外,锂电池若是经常在高倍率和高温环境下放电,电池寿命会大幅下降到不足200次。
方形电池是国内较早推广的一种动力电池。方形电池封装可靠度高;系统能量效率高;相对重量轻,能量密度较高;结构较为简单,扩容相对方便,是当前通过提高单体容量来提高能量密度的重要选项;单体容量大,则系统构成相对简单,使得对单体的逐一监控成为可能;系统简单带来的另一个好处是稳定性相对好。
缺点:由于方形锂电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产,所以市场上有成千上万种型号,而正因为型号太多,工艺很难统一;生产自动化水平不高,单体差异性较大,在大规模应用中,存在系统寿命远低于单体寿命的问题。
锂离子电池在充放电过程中,电池的内部存在一定的压力(经验数据0.3~0.6 MPa),在相同的压力下,受力面积越大,电池壳壁的变形越严重。引起电池膨胀的重要原因:化成时形成SEI 的过程中产生气体,电池内气压升高,由于方形电池平面结构耐压能力差,因此造成壳体变形;充电时电极材料晶格参数发生变化,造成电极膨胀,电极膨胀力作用于壳体,造成电池壳体变形;
高温贮存时,少量电液分解及由于温度效应气体压力增大,造成电池壳体变形。在以上三个原因中电极膨胀而引起的壳体膨胀是最主要原因。
方形电池的鼓胀问题是一个通病,特别是大容量方形锂离子电池更为严重,电池鼓胀会造成电池的内阻增加、局部的电液枯竭甚至壳体破裂,严重地影响了电池的安全性及循环寿命。
高温锂电池一般能够充放300-500次。最好对锂电池进行部分放电,而不是完全放电,并且要尽量避免经常的完全放电。一旦电池下了生产线,寿命就开始衰减,不管你是否使用。
耐高温锂电池最高可承受800度的高温。一般锂电池在承受高温的测试中,有200度、500度和800度等,但通常情况下,日常生活中根本不会接触到如此的高温,但是我们却可以时而见到充电或过度使用电器时电池损毁的情况。
高温锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。
锂离子电池不含有金属态的锂,并且是能够充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。
一些大型器械和设备就需要耐高温锂电池。由于铅酸电池不环保,能量密度低,体积大,寿命短,而且重量较重,现在商家新开发的产品或通过改造升级的电池都基本都采用了耐高温锂电池作为设备主要供电系统。
为了确保锂电池的寿命及安全可靠性,耐高温锂电池组内都会采用先进的保护管理系统,防止过充电,过放电,高温运行,低温充电,或短路而被破坏,甚至出现安全性问题。
磷酸铁锂电池是锂离子电池的一种,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。特点是安全稳定性强、耐高温、循环性能好。
和三元锂电池一样,磷酸铁锂电池理论寿命同样超过2000次充放电循环,即使一天一充,也能维持五年多时间。一般来说日常家用为三天一充,也能用八年左右。不过由于磷酸铁锂电池低温性能较差,所以在南方地区,磷酸铁锂电池的寿命会相对更长。
与三元锂电池相比的耐高温优势。磷酸铁锂电池的高温性能更好,可耐350°C~500°C的高温,而锰酸锂/钴酸锂通常只有200°C左右,改性的三元锂电池的材料大致也会在200°C时发生分解。
磷酸铁锂电池比铅酸电池和三元锂电池的循环寿命都长。铅酸电池中的“长寿命”者不过300次左右或者500次;三元锂电池理论上可达2000次,实际应用到1000次左右容量会衰减到60%;而磷酸铁锂电池真实寿命即达到2000次,此时还有95%的容量。
随着锂电池技术水平的快速提升,锂电池成本也在持续下降。能量密度更高、质量更轻、污染更小、使用寿命更长的优势,使得锂电池在电动自行车等领域越来越受到业界的关注。
目前,市场上各种品牌的锂电池鱼龙混杂,好坏难以分辨。如何选择一款新国标专用锂电池,成为各经销商及消费者迫在眉睫的事情。
一、检查外观和包装
一款电池的好坏,首先可以从外观和包装先行判断,一款连包装上的细节都做不好的产品肯定不是一款专业的产品。外观上能帮助我们筛选掉一些劣质产品。
二、比较重量
锂电池的重量与容量是成正比的,如果是聚合物锂电池,重量相差太大的话,容量肯定就不足,但有些电池本身容量的大小存在差异。除此之外,还可以从外包装感知一下电池重量是否是比较沉,若厚重者则偏向于优质锂电池。
三、测试内阻和最大电流
其实,判断锂电池性能最快的检验方法是测试内阻和最大放电电流。质量好的锂电池,内阻非常小,最大放电电流很大。采用20A量程的万用表,直接短接锂电池的两个电极,电流一般应在10A左右,甚至更高,而且能保持一段时间,相对稳定的就是好电池。
四、检测带电工作
在锂电池带电工作过程中,持续放电10分钟左右电池两极若不发烫,则证明电池保护板系统完善,一般带优质保护板的锂电池质量均比普通锂电池好。
五、看电芯
一款电池中最重要的组成部分无疑是它的电芯。目前,市面上多采用的电芯大部分是软包电芯和18650电芯,这两者也是较为常见的锂电池包电芯材料。首先检查电芯是否为全新,因为市场上存在一些不良的小作坊使用二手电芯制作锂电池的情况。软包锂电芯又名聚合物电芯,是一种软包装电解液呈胶状的电池,可被制成各种形状,电池安全性高,不会爆炸。现在的电动车电池,基本上是18650电芯,里面主要以磷酸铁锂,锰酸锂和三元为材料的。
首先要设计优化材料及电解液体系,保证形成致密稳定的SEI膜,提高正极材料的稳定性,抑制异常产气的发生。
针对电解液的处理常常采用添加少量的成膜添加剂的方法使SEI膜更均匀、致密,减少电池在使用过程中的SEI膜脱落和再生过程产气导致电池鼓胀,相关研究已有报道并在实际中得到应用,有报道表明,使用成膜添加剂VC可以减少电池气胀现象。但研究多集中在单组分添加剂上,效果有限。华东理工大学的曹长河等人,采用VC与PS复合作为新型电解液成膜添加剂,取得了很好的效果,电池在高温搁置和循环过程中产气明显减少。
研究表明,EC、VC形成的SEI膜组分为线性烷基碳酸锂,高温下附在LiC的烷基碳酸锂不稳定,分解生成气体(如CO2等)而产生电池鼓胀。而PS形成的SEI膜为烷基磺酸锂,虽膜有缺陷,但存在着一定的二维结构,覆在LiC高温下仍较稳定。当VC和PS复合使用时,在电压较低时PS在负极表面形成有缺陷的二维结构,随着电压的升高VC在负极表面又形成线性结构的烷基碳酸锂,烷基碳酸锂填充于二维结构的缺陷中,形成稳定附在LiC具有网络结构的SEI膜。此种结构的SEI膜大大提高了其稳定性,可以有效抑制由于膜分解导致的产气。
此外以钴酸锂材料作为正极材料的体系:钴酸锂与电解液反应产物会催化电解液中溶剂分解,所以对于正极材料进行表面包覆,不但可以增加材料的结构稳定性,还可以减少正极与电解液的接触,降低活性正极催化分解所产生的气体。因此,正极材料颗粒表面形成稳定完整的包覆层是目前的一大发展方向。
锂电池的性能受什么影响?下面BET9品质小编跟大家讨论一下,影响锂电池的几大因素,欢迎大家踊跃讨论和留言。
1、放电电流
放电电流的大小,对锂电池的影响,不同的锂电池,支持不同的放电倍率,通常有0.2C,0.5C ,1C ,3C ,5C ,10C ,20C等放电倍率的电芯,同款电芯,在不同的放电倍率下,容量保持率是不一样的,放电倍率越大,放出来的容量越少,所以在选择锂电池的时候,要注意选择适合负载工作电流的电池。当然,放电倍率越大的电池,本身的标称容量会较少,能量密度相对较低,内部极耳和电焊位置,电流的通过性越好,电池内阻越小。同款电池,长期大倍率放电,对循环寿命也有影响,循环寿命会衰减的更快。
2、充电电流
充电电流对锂电池有什么影响?一般锂电池建议的充电倍率是0.2C,10Ah的锂电池,一般采用2A充电电流,0.5C充电的应用情况也较多,当然了,市面上很多快充方案,1C-2C的方案,30分钟充满,40分钟充满这些,充电电流对电池的容量保持率和循环寿命及安全性,是有较大影响的,充电电流越大,实际充进去的容量越小,循环寿命衰减越厉害,安全性也会下降,大家都知道,大部分的锂电池燃烧事故,是在电池的充电过程中发生的。
3、工作温度
一般常规的锂电池,充电温度是0~45度,放电温度是-20~60度,低温状态下,锂离子不够活跃,温度太高,锂离子又太活跃,所以锂电池一般有一个明确的工作温度范围,锂电池能量密度高,储存能量多。低温状态下,充电会造成析锂,电池阳极表面有金属锂析出,形成枝晶,刺穿阳极和阴极之间的隔膜,造成电芯内部短路,引起发热,燃烧,甚至爆炸。随着技术的革新,通过电解液的改良,现在特殊的锂电池,已经可以在-20度~45度充电,-50~60度放电了,当然了,成本也较高一点。
温度对电池放电性能的影响,工作温度越低,用相同的电流测试,放出来的容量就越少,不同材质的锂电池,在相同的温度下,容量保持率也不一样,-20度左右,三元锂电池一般容量保持率80%左右,磷酸铁锂一般60%左右。
现在低温锂电池,-40度 0.5C容量保持率,大概是80%左右,低温高倍率的可以达到1C,3C低温放电。高温下表现如何呢?在厂家规定的最高温度内,对容量的影响不大,但是长期高温工作,对电池的循环寿命也有影响。
4、工况
不同工况对锂电池的影响也较大,日常使用的数码类产品,一天一充电,晚上充满,白天放光,这就是深充深放,如果是用了一部分电,再充满,这种情况就是浅充浅放。第一种情况对锂电池寿命的影响比较大,循环寿命衰减的比较厉害。
锂电池因能量密度高、自放电小、循环性能好等优势广泛应用于数码电子、动力电池和能量存储等领域。随着生活水平的提高,人们对能源的需求越来越大,锂电池的使用量越来越多。未来如何处理这些锂电池将成为一个不容忽视的新问题。
锂电池回收的动力与方法
一般认为环保要求、经济效益是驱动锂电池回收的主要动力。环保方面,锂电池正极材料包含镍、钴、锰、锂等金属元素,会对环境、水体等造成污染;负极材料里面的碳、石墨等会造成粉尘污染;电解液中也含有有毒化学成分。
经济方面,由于近几年新能源车的爆发增长,锂电池需量猛增,进而导致上游的贵金属材料价格持续上涨,金属钴价格曾一度高达60万/吨,镍价也有近10万/吨。通过废旧锂电池的回收,可将钴、镍、锂等高价金属提取并循环利用,产生一定的经济效益。
梯级利用和拆解回收是退役锂电池回收的两大途径。梯级利用是指退役动力锂电池(低于原性能的80%)在储能、低速电动车等领域的二次应用,这是政策重点支持的回收方式。该途径对电池一致性要求极高,目前已有部分示范项目在运行。
拆解回收是目前废旧锂电池处理的主要途径,根据关键技术不同,可将废旧锂电的处理分为物理法、化学法和生物法三类。其中,物理法以高温焚烧为主,俗称干法;化学法(又称湿法)是在拆解破碎锂离子电池之后,用各种化学试剂将锂电池正极中的钴、锂等金属分离、提取出来。湿法回收技术相对成熟、回收率也更高。多家锂电池正极材料生产企业已在这方面有所布局,在原材料价格普遍上涨的环境下,通过“回收+生产”的方式锁定上游原材料价格已成为材料厂商降低成本的重要途径。
随着新能源车销售增长,锂离子动力电池的需求持续爆发,动力锂电池回收在我国尚处于起步阶段,通过行业梳理可以发现,已经对锂电回收进行布局的企业包括上游原材料公司、中游电池制造公司和相对独立的第三方回收公司三类,三方各具优势,行业龙头尚未涌现。而对比国外先进经验后,我们认为未来具有健全营销网络、雄厚核心技术以及突出品牌效应的锂电池制造企业很可能成为行业脱颖而出的胜利者。
锂电池目前已取得了很大进步,变得更安全,而且安全措施方面更强于其他常用的电池类型。化学变化和电池封装的改进使其变得更加稳定。制造工艺成熟,且采用的材料更耐久。电池管理方案均经过充分测试和实地验证,可防止锂电池过度充电或过热。锂电池在上亿台便携式电子设备、智能手机和电动汽车中的大量使用便是其安全水平的直接证明。
BMS为UPS电源和用户提供准确的电池状态、健康状况和可用运行时间信息。
已有的UPS可以使用锂电池吗?
假设电池系统的电压处于UPS功能范围之内,已有的UPS即可通过升级UPS的固件实现兼容,从而确保执行适当的充电程序,进行正确的运行时间计算,以及准确报告充电状态。一定要联系UPS制造商,确定哪些锂电池是安全且可兼容的。
锂电池的循环寿命有多久?
对于传统的密封铅酸电池,循环寿命在200到400次循环之间。UPS电源应用中使用的典型锂电池可达到1,000次循环以上。具体次数取决于多个因素,包括设计中采用的特定化学成分。目前,部分锂电池的循环次数可超过5,000次。
是否对UPS使用的锂电池进行冷却?
当温度升高时,铅酸电池和锂电池的循环寿命都会缩短。然而,通常锂电池的使用寿命受到高温的影响小于铅酸电池。UPS中使用的多数锂电池具有耐较高平均温度(例如40°C/104°F)设计,而且能够在所述高温下达到规定的使用寿命。对于大多数采用锂电池的UPS应用,无需辅助制冷以保持循环寿命,但是让电池保持较低的温度(例如25°C/77°F)可帮助确保获得完全可用的运行时间。
相比铅酸电池,锂电池的充电如何?
电池充电器通常位于UPS中,并由UPS控制。在这种情况下,达到80%的充电状态(SOC)的时间相仿。锂电池的充电效率略胜一筹,因此它能够较快达到这一充电水平。但是从80%到100%的充电状态方面,锂电池则远高出一筹。锂电池可在30分钟到1小时内达到100%的充电状态,当然前提是UPS能够以同样的速率供应充电功率。无论如何,它比铅酸电池系统充电到100%的时间少5-10小时。
在UPS应用中,锂电池更小、更轻盈、充电更快,可以说,锂电池是一种更环保的解决方案。如果考虑把UPS电源蓄电池更换成锂电池,要咨询专业的技术人员,考虑充电电压、电流、负载、功率等因素。安全是第一位的,不要因为不必要的安装过错导致UPS电源故障或损失。
电动车作为老百姓身边最常见的交通工具,出了故障您会修吗?怎么判断电动车是控制器短路还是电机进水?电动车64V的控制器出问题了怎么办?不通电推电动车后轮很紧是什么问题?BET9品质小编带大家看看那些电动车常见的故障和处理办法。
1、没通电推电动车行进,后轮很紧
这种问题很常见,一般的表现是不通电还好,一旦通电后轮就会吸的很紧,往前推电动车阻力很大。这种情况可能是因为电动车控制器进水烧掉短路导致的。
2、电量满格,但电动车电门加大电机就会停止
一般的做法是用万用表的直流电压档接在电动车充电器插孔处,检查一下电池的电压,如果不骑行时电压正常,但加大电门,电压下降到42V后,电机出现发抖和速度急速下降的情况,说明是电动车电池的问题;但如果电瓶盒保险丝及电瓶之间接线良好,加大电门,电压几乎不下降,前置表示电压下降,电机时停时走,说明是锁控开关及其线路原因;但如果加大电门,电压几乎不下降,而前置表示电压也不下降,电机时停时走,则说明是控制器电流保护在起作用;
3、刹车把手不回位,刹车不管用
常见刹车把手不回位,引起自动断电装置,这时无论如何加速都无法行驶,检查一下刹车,来回活动一下就行了。
4、怎么判断电动车是控制器短路还是电机进水
如果电动车不能动,可以用手转下电机轮看看有没有阻碍感,如果行走时无异常则说明电机没事,应该是控制器插头进水导致的。需要把电动车电池电源拔下后找到控制器甩下水然后用毛巾擦干恢复原位。
5、火花塞常见故障的排除
火花塞常见的故障主要有烧蚀、过热、积炭等,一旦故障能直接影响发动机工作,引起发动机工作不稳定,马力下降,启动困难等。火花塞电极在较短的时间内被严重烧蚀时,应检查火花塞热值是否选得符合规定的要求,若热值偏低必须更换热值较高的火花塞。
太阳能路灯现在越来越普遍,常见的太阳能路灯电池多为锂离子电池和胶体电池,之前锂电池技术不是很完善,使用胶体电池的比较多,最近几年随着锂电池的技术越来越好,质量也越来越高,使用锂电池的太阳能路灯越来越多,现在市场上的锂电池分为三元锂和磷酸铁锂电池,那么太阳能路灯使用三元锂电池和磷酸铁锂电池有哪些不同?
三元锂电池受温度影响比较小,特别耐低温,平常可以用在0度以下的自然低温环境,但是三元锂电池也有缺点,三元锂电池的使用周期和循环系统的频率比较短,而且,安全性相对于磷酸铁锂电池差一些,因为三元锂电池可靠性差,高温时会发生溶解反应,并且三元锂电池的可燃性电解液和碳材料在一起充电的时候,灵敏度会升高,在使用或者充电过程中,容易发生起火甚至爆炸。
磷酸铁锂电池的电池充电特性,循环系统使用的频率都比三元锂电池要好,并且使用寿命长,安全可靠性比三元锂电池更可靠更稳定,特别是在遇见碰撞,针刺,短路等问题时,不会释放出氧分子,也不会剧烈燃烧,非常安全。
不过磷酸铁锂电池的性能会受到温度的影响,特别是在室外超低温环境下,充放电和容量会降低的很快,造成能量比较低。
总的来说,三元锂离子电池和磷酸铁锂电池都是各有优缺点,具体哪个好不能一概而论,主要看使用环境,如果是在南方使用,磷酸铁锂电池更好一点,如果是北方,特别是东北地区,三元锂离子电池效果更好,性价比更高。