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使锂电池内部产生热量的主要因素是什么?

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  锂电池体系的温度变化由热量的产生和散发两个因素决定,其热量的产生可以通过热分解和(或)电池材料之间的反应所致。


  当电池中某一部分发生偏差时,如内部短路、大电流充放电和过充电,则会产生大量的热,导致电池体系的温度增加。当电池体系达到一定的温度时,就会导致系列分解等反应,使电池受到热破坏。同时由于锂电池中的液体电解质为有机化合物而易燃,因此体系的温度达到较高时电池会着火。当产生的热量不大时,电池体系的温度不高,此时电池处于安全状态。锂电池内部产生热量的原因主要由以下所述。


  (1)电池电解质与负极的反应,虽然电解质与金属锂或碳材料之间有一层界面保护膜,保护膜的存在使得其间的反应受到限制;


  (2)电解质中存在的热分解,锂电池体系达到一定温度时,电解质会发生分解并产生热量;


  (3)电解质与正极的反应,由于锂电池电解质的分解电压高于正极的电压,因此电解质与正极反应的情况很少发生;


  (4)负极材料的热分解;


  (5)正极材料的热分解;


  (6)正极活性物和负极活性物的焓变;


  (7)电流通过内阻而产生热量;


  (8)其他,对于锂电池而言,负极电位接近金属锂的电极电位,因此除了上述反应外,与胶黏剂等的反应亦须考虑。

实现UPS电源中电池组的寿命最大化的方法有哪些

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定期检查

定期检查各单元电池的端电压和内阻。对12V单元电池来说,在检查中如果发现各单元电池间的端电压差超过0.4V以上或电他的内阻超过80mΩ以上时,应该对各单元电池进行均衡充电,以恢复电池的内阻和消除各单元电池之间的端电压不平衡。均衡充电时充电电压取13.5~13.8V即可。经过良好均衡充电处理的电池绝大多数都可将其内阻恢复到30mΩ以下。

UpS电源在运行过程中,由于各单元电池特性随时间变化而产生的上述不均衡性是不可能再依靠UpS电源内部的充电回路来消除的,所以对这种特性已发生明显不均衡性的电池组,若不及时采取脱机均充处理的话,其不均衡度就会越来越严重。

重新浮充

UpS电源停机10天以上,在重新开机之前,应在不加负载的条件下启动UpS电源以利用机内的充电回路重新对蓄电池浮充10~12h以上再带载运行。

UpS电源长期处于浮充状态而没有放电过程,相当于处在“储存待用”状态。如果这种状态持续的时间过长,造成蓄电池因“储存过久”而失效报废,它主要表现为电池内阻增大,严重时内阻可达几Ω。

我们发现:在室温20℃下,存储1个月后,电池可供使用的容量为其额定值的97%左右,如果储存6个月不用,它的可使用容量变为额定容量的80%。如果储存温度升高,它的可使用容量还会降低。

因此建议用户最好每隔20°C个月有意地拔掉市电输入,让UpS电源工作于由蓄电池向逆变器提供能量的状态。但这种操作不宜时间过长,在负载为额定输出的30%左右时,约放电10min即可。

减少深度放电

电他的使用寿命与它被放电的深度密切相关。UpS电源所带的负载越轻,市电供电中断时,蓄电他的可供使用容量与其额定容量的比值越大,在此情况下,当UpS电源因电池电压过低而自动关机时电池被放电的深度就比较深。

实际过程如何减少电池被深度放电的事情发生呢?方法很简单:当UpS电源处于市电供电中断,改由蓄电池向逆变器供电状态时,绝大多数UpS电源都会以间隙4s左右响一次的周期性报警声,通知用户现在是由电池提供能量。当听到报警声变急促时,就说明电源已处于深度放电,应立即进行应急处理,关闭UpS电源。不是迫不得以,一般不要让UpS电源一直工作到因电池电压过低而自动关机才结束。利用供电高峰充电

对于UpS电源长期处于市电低电压供电或频繁停电的用户来说,为防止电池因长期充电不足而过早损坏,应充分利用供电高峰(如深夜时间)对电池充电以保证电池在每次放电之后有足够的充电时间。一般电池被深度放电后,再充电至额定容量的90%至少需要10~12h左右。

 

太阳能蓄电池的使用和维护,你了解多少

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 (1)工作适宜温度15~20℃

 (2)太阳能蓄电池联接的方法为:将太阳能蓄电池的正极与正极、负极与负极联接。这样太阳能蓄电池的电量就会增加一倍,而电压与一块太阳能蓄电池的电压一样。太阳能蓄电池两极柱切不可短路(碰头)。

 (3)对于新安装或整修后第一次充电的太阳能蓄电池,进行一次较长时间的充电,为初充电,应按额定容量1/10的电流来进行充电。安装前必须测量蓄电池是否充足,如电力不足,请在阳光充足的地方对蓄电池进行8—16小时以上充电或者用交流电先把电池充足,应严格避免过放充电。用交流电正常充电时,最好采用分级充电方式,即在充电初期用较大电流的恒流均充,充到均充电压并恒压一定时间后改用常规的恒压浮充方式。

 (4)保持蓄电池本身的清洁。安装好的太阳能蓄电池极柱应涂上凡士林,防止腐蚀极柱。

 (5)为太阳能蓄电池配置在线监测管理技术,对太阳能蓄电池进行内阻在线测量与分析,及时发现蓄电池的缺陷,及时进行维护。

 (6)冬季预防太阳能蓄电池冻裂,夏季避免阳光直晒,应将太阳能蓄电池放于通风阴冷处。

动力锂电池内阻受制程因素影响

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  1.合浆

  合浆时浆料分散的均匀性影响着导电剂是否能够均匀的分散在活性物质中与其紧密接触,与电池内阻相关。通过增加高速分散,可提高浆料分散的均匀性,电池内阻越小。通过添加表面活性剂可改善提高电极中导电剂的分布均匀性,可减小电化学极化提高放电中值电压。

  2.涂布

  面密度是电池设计的关键参数之一,在电池容量一定时,增加极片面密度势必会减小集流体和隔膜的总长度,电池的欧姆内阻会随之减小,因此在一定范围内,电池的内阻随着面密度的增加而减小。涂布烘干时溶剂分子的迁移与脱离与烘箱的温度密切相关,直接影响着极片内粘结剂和导电剂的分布,进而影响极片内部导电网格的形成,因此涂布烘干的温度也是优化电池性能的重要工艺过程。

  3.辊压

  在一定程度内,电池内阻随着压实密度的增大而减小,因为压实密度增大,原材料粒子间的距离减小,粒子间的接触越多,导电桥梁和通道越多,电池阻抗降低。而控制压实密度主要是通过辊压厚度来实现的。不同辊压厚度对电池内阻具有较大程度的影响,辊压厚度较大时,由于活性物质未能辊压紧密致使活性物质与集流体之间的接触电阻增大,电池内阻增大。且电池循环后辊压厚度较大的电池正极表面产生裂纹,会进一步增大极片表面活性物质与集流体之间的接触电阻。

  4.极片周转时间

  正极片不同搁置时间对其电池内阻具有较大程度的影响,搁置时间较短时,受磷酸铁锂表面碳包覆层与磷酸铁锂作用力影响,电池的内阻增大较为缓慢;当搁置时间较长时(大于23h),受磷酸铁锂与水反应以及粘合剂的粘合作用共同影响,电池的内阻增大较为明显。因此,实际生产中需严格控制极片的周转时间。

  5.注液

  电解液的离子电导率决定了电池的内阻和倍率特性,电解液电导率的大小与溶剂的粘度程反比,同时还受锂盐浓度和阴离子大小的影响。除了对电导率的优化研究之外,注液量和注液后的浸润时间也直接影响着电池内阻,注液量较少或浸润时间不充分,都会引起电池内阻偏大,从而影响电池的容量发挥。

 

动力锂电池内阻受原材料性能影响

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  1.正负极活性材料

  锂电池中正极材料是储Li一方,更多的决定了锂电池的性能,正极材料主要通过包覆与掺杂来改善颗粒之间的电子传导能力。如掺杂Ni后增强了P-O键的强度,稳定了LiFePO4/C的结构,优化了晶胞体积,可有效降低正极材料的电荷转移阻抗。

  而通过电化学热耦合模型仿真分析得知在高倍率放电条件下,活化极化特别是负极活化极化的大幅增加是极化严重的主要原因。减小负极颗粒粒径可以有效减小负极活化极化,当负极固相粒径减小一半时,活化极化可降低45%。因此,就电池设计而言,正负极材料本身的改善研究也是必不可少的。

  2.导电剂

  石墨和炭黑因其良好性能,在锂电池领域应用广泛。相对于石墨类导电剂,正极添加炭黑类导电剂的电池倍率性能更优,因为石墨类导电剂具有片状颗粒形貌,大倍率下引起孔隙曲折系数较大增长,易出现Li液相扩散过程限制放电容量的现象。而添加了CNTs的电池其内阻更小,因为相对石墨/炭黑与活性材料的点接触,纤维状的碳纳米管与活性材料属于线接触,可以降低电池的界面阻抗。

  3.集流体

  降低集流体与活性物质间的界面电阻,提高两者之间的粘结强度是提升锂电池性能的重要手段。在铝箔表面涂覆导电碳涂层和对铝箔进行电晕处理可有效降低电池的界面阻抗。相较普调铝箔,使用涂碳铝箔可以使电池的内阻降低65%左右,且可降低电池在使用过程中内阻的增幅。

  经电晕处理的铝箔交流内阻可降低20%左右,在常使用的20%——90%SOC区间内,直流内阻整体偏小且随放电深度的增加,其增幅逐渐较小。

  4.隔膜

  电池内部的离子传导需依赖电解液中Li离子通过隔膜多孔的扩散,隔膜的吸液润湿能力是形成良好离子流动通道的关键,当隔膜具有更高的吸液率和多孔结构时,能提升导电性减小电池阻抗,提高电池的倍率性能。相较普通基膜,陶瓷隔膜和涂胶隔膜不但能大幅提高隔膜的高温耐收缩性,而且可增强隔膜的吸液润湿能力,在PP隔膜上增加SiO2陶瓷涂层,可使隔膜的吸液量增加17%。在PP/PE复合隔膜上涂覆1μm的PVDF-HFP,隔膜吸液率由70%增加到82%,电芯内阻下降20%以上。

UPS和EPS的区别

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 设计指标的区别

 两种设备均采用了IGBT技术,同时都能提供两路选择输出供电。但两者在逆变器的控制系统上有很大差异:UPS是以电压反馈的单闭环控制系统,因此其输出电压的正弦波波形及电压的动态调整精度较好;而EPS的逆变器控制系统是由电压、电流反馈组成的多闭环控制系统,其输出功率的过载能力、负载适应能力强,可靠性高。

 输出上的区别

 UPS的供电对象是计算机及网络设备,负载性质差别不大,所以国标规定UPS输出功率因数为0.8。而EPS主要是作为电源应急保障,负载性质为感性、容性及整流性负载兼而有之。有些负载是市电停电后才投入工作的,因而要求EPS能提供很大的冲击电流,一般要求120%额定负载下仍能正常运行10min以上,所以EPS需要输出动态特性要好,抗过载能力要强。UPS额定容量以视在功率(kV·A)为单位,EPS额定容量以有功功率(kW)为单位。在线式UPS为保证输出供电不间断和优质供电,是选择逆变优先;而EPS电源为保证应急使用,是选择市电优先。

 应用范围的不同

 在我国EPS主要用于消防类负荷及一些对供电质量要求不太高但需保证连续供电的用电设备,仅强调能持续供电这一功能。EPS用于消防负荷时,其产品技术受公安部消防认证。UPS一般用于计算机及数字信息系统等场合,要求供电质量较高的负载,主要强调逆变切换时间、输出电压、频率稳定性、输出波形的纯正、无各种干扰等。

 功能上的区别

 两者均有市电旁路及逆变电路,但EPS仅具有持续供电功能,一般对逆变切换时间要求不高,可有多路输出,有些EPS还配置蓄电池单体监测功能。在市电中断时才转为逆变供电,电能利用率高,UPS并不是仅在市电中断时才发挥作用,当市电出现电压过低、过高,线路出现浪涌等异常情况,UPS能输出高质量电源,确保用电设备正常运行。

 在选用UPS、EPS时,需分清使用性质、场合、用途,合理地选择。千万不能片面地认为EPS比UPS好或UPS比EPS好,它们各有各的用途,各有各的设计理念。总而言之,UPS电源与EPS电源工作原理不同,所负载的设备也不相同,因此,UPS电源不能完全代替EPS电源,反之相同。

影响UPS电池容量的因素有哪些

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 1.极板面积的影响

 在UPS电池壳体容积相同的条件下,选用薄极板,添加极板片数,也就是添加了极板面积,这样就进步了电池的容量和比能量,改善了电池的大电流、低温放电功能,但不足之处在于UPS电池的浮充寿数会有少数下降。

 2.极板高度的影响

 在极板高度方向上,活性物质利用率散布不是均匀的,特别是当极板较高时,极板下半部的利用率较差。放电初期极板上部的电流密度约为下部的2~2.5倍,跟着放电进行电流密度逐步减小,但上部一直比下部的电流密度大,所以极板规划不宜宽度小而高度过高。

 3.极板厚度的影响

 前面在放电率对UPS电池容量的影响中曾评论过,因为受H2SO4分散的约束,活性物质效果的深度有限,因而,跟着极板厚度的添加,活性物质利用率将降低。这一点在大电流放电时体现得愈加显着。但是,因为这种UPS电池的浮充及循环寿数较长,所以它在通讯备用电源中被遍及选用。

 4.电解液的浓度

 在铅酸电池中,电解液也是反响物,在体积一定下,添加电解液的浓度就等于添加反响物质,所以在实践使用的电解液浓度范围内,跟着电解液浓度的添加,UPS电池容量也添加,特别是在高倍率放电并由正极板约束电池容量时更是如此。所以在选取合适的电解液浓度时必须与实践的应用领域相结合。

 UPS电源蓄电池容量的重要性不容忽视,蓄电池的维护保养也要落实到位,保证UPS电源蓄电池时刻处在最佳的工作状态,以应对市电断电,UPS电源的正常运转。

UPS电源蓄电池出现鼓包变形的原因有哪些?

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   UPS电源蓄电池应用时间长了,有时会出现起鼓鼓包变形现象,其实不管什么类型的蓄电池,也包括我们常用的手机电池,使用时间长的话也会出现鼓包现象。鼓包对电池的使用影响很大,甚至会造成爆炸危险。

   UPS电源电池出现鼓包变形,主要是由体内压力激刷增加而产生的,主要原因有以下几点:

  (1)密封电池充电运行中特别是在串联UPS电源蓄电池组中,如果对电池组进行过充电,若有品质不良的电池常会出现内部气体复合不良等现象,从而出现鼓包现象。

  (2)安全阀开阀压力过高,或者是安全阀阻塞。当体内压力增加到一定程度时阀门不能正常打开,在这种情况下势必造成鼓包变形。

  (3)因密封电池属于贫液式设计,对气体的化合留有预留避道,而如果有“富液”现象,就会阻挡产生的O2扩散到负极,降低O2的复合率,体内压力增大。

  (4)浮充电压设得过高,充电电流大,导致正极板上O2析出加快,而来不及在负极复合,同时UPS电源电池体内的温度上升也很快,在排气不及,压力达到一定时,使蓄电池出现鼓包变形。

三元锂电池能量密度接近极限

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  三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限,很难再有大的突破。越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了固态电池上。目前纯电动汽车的发展一直受到电池能量密度低的桎梏。电池能量密度没有大的突破,纯电动车的续航里程就无法大幅提高,纯电动汽车的发展将智能依赖于政策支持,缺乏市场动力。

 业内人士表示三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限,很难再有大的突破。要想进一步提升三元锂电池的能量密度,就需要进一步提升电池中镍的比重。但是电池中镍的比重提升后,由于高镍的热稳定性很差,电池内部的热反应就会非常剧烈,安全问题令人担忧。

 依靠三元里电池技术路线,动力电池能量密度要做到350Wh/kg的目标,难度很大。因此行业希望依靠固态电池进一步提升电池能量密度。固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,高温下表现良好,安全性更高。固态电池会大大降低电动车自燃的概率。越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了全固态锂电池上。大众曾宣布计划研发续航1000km固态电池;丰田汽车预计2022年完成固态电池的研发工作,并计划于2030年实现量产。

 电解质材料是全固态锂电池技术的核心,目前固态电解质的研究主要集中在三大类材料:聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高温性能好,已经有商业化的应用案例;氧化物循环性能良好,适用于薄膜柔性结构;硫化物电导率最高,是未来主要方向。

18650锂电池的优点

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  一般认为将锂电池的空载电压放到3.0V以下就认为电用完了(具体值需要看电池保护板的门限值,比如有低到2.8V,也有3.2V的)。大部分锂电池放电不能将空载电压放到3.2V以下的,否则过度放电会损害电池(一般市场上的锂电池基本都是带保护板才使用的,因此过度放电还会导致保护板检测不到电池,从而无法给电池充电)。

  4.2V是电池充电的最高限制电压,一般认为将锂电池的空载电压充到4.2V就认为电充满了,电池充电过程中,电池的电压在3.7V逐渐上升到4.2V,锂电池充电不能将空载电压充到4.2V以上的,否则也会损害电池,这就是锂电池特殊的地方,一般来讲,18650锂电池具有以下的优点。

  1、使用范围广

  笔记本电脑、对讲机、便携式DVD,仪器仪表、音响设备、航模、玩具、摄像机、数码照相机等电子设备。

  2、串联

  可串联或并联组合成18650锂电池组。

  3、内阻小

  聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小,国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下,极大的减低了电池的自耗电,延长手机的待机时间,完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择,成为最有希望替代镍氢电池的产品。

  4、没有记忆效应

  在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。

  5、电压高

  18650锂电池的电压一般都在3.6V、3.8V和4.2V,远高于镍镉和镍氢电池的1.2V电压。

  6、安全性能高

  18650锂电池安全性能高,不爆炸,不燃烧;无毒,无污染,经过RoHS商标认证;各种安全性能一气呵成,循环次数大于500次;耐高温性能好,65度条件下放电效率达100%。为防止电池短路现象,18650锂电池的正负极是分开的。所以它发生短路现象的可能已经降到了极致。可以加装保护板,避免电池过充过放,这样还能延长了电池的使用寿命。

  7、使用寿命长

  18650锂电池的使用寿命很长,正常使用时循环寿命可达500次以上,是普通电池的两倍以上。

  8、容量大

  18650锂电池的容量一般为1200mah~3600mah之间,而一般电池容量只有800左右,如果组合起18650锂电池来成18650锂电池组,那18650锂电池组是随随便便都可以突破5000mah的

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