就全球電池市場的發展來說,不管是動力型產品還是儲能型產品,鋰電池都憑借著很多的優勢被普及推廣,在國家大力提倡節能環保的前提下,鋰電池的發展可謂非常快速。隨著時間的推移,鋰電池的發展是必然趨勢。在儲能領域,鋰電池的應用是比鉛酸電池廣泛,但在動力領域,鉛酸電池的應用還是比鋰電池要多一些(我們日常看見的電動車,電動汽車等)。那么,你們真的了解鋰電池和鉛酸電池了嗎?請看小編來分析吧。
鉛酸電池組成材料與工作原理
鉛酸電池(VRLA),是一種電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的蓄電池。其工作原理是鉛酸電池在放電狀態下,正負極的活性物質變成硫酸鉛(PbSO4),充電后又恢復到原來的狀態,即正極轉變成二氧化鉛(PbO2),負極變成鉛(Pb)。
鋰電池組成材料與工作原理
在市面上鋰電池分類常見有兩種:磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。三元鋰電池,是一種使用鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰的三元材料作為正極,石墨作為負極的鋰電池;磷酸鐵鋰電池,是一種使用磷酸鐵鋰作為正極材料,碳作為負極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池的充放電原理是在LiFePO4和FePO4 兩相之間進行。在充電過程中,LiFePO4逐漸脫離鋰離子形成FePO4,在放電過程中,鋰離子嵌入FePO4形成LiFePO4。
磷酸鐵鋰在電池充電時,鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面,在電場力的作用下,進入電解液,然后穿過隔膜,再經電解液遷移到石墨晶體的表面,而后嵌入石墨品格中。與此同時,電子經導電體流向正極的鋁箔集電極,經極耳、電池正極柱、外電路、負極極柱、負極極耳流向電池負極的銅箔集流體,再經導電體流到石墨負極,使負極的電荷達至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后,磷酸鐵鋰轉化成磷酸鐵,磷酸鐵鋰電池的充電化學方程式是:LiFePO4-xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4
(磷酸鐵鋰充放電原理圖)
磷酸鐵鋰在電池放電時,鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來,進入電解液,然后穿過隔膜,經電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面,然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內。與此同時,電子經導電體流向負極的銅箔集電極,經極耳、電池負極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體,再經導電體流到磷酸鐵鋰正極,使正極的電荷達至平衡。鋰離子嵌入到磷酸鐵晶體后,磷酸鐵轉化為磷酸鐵鋰,磷酸鐵鋰電池的放電化學方程式是:FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4
由于鉛酸電池和鋰電池所用的材料不同,它們的充電模式也大不相同,鉛酸電池采用的是三段式充電方式,鋰電池采用的是恒電恒壓充電方式,所以這兩類的充電器是不能混用的,否則電池將直接報廢。鉛酸電池的三段式充電方式為:1脈沖充電2恒流充電3恒壓充電,對于鉛酸電池電池來說,理想的充電電流是脈沖式,脈沖充電以我們所用的市電50-60HZ電源直接整流不濾波的脈動直流充電最佳,由于鉛酸電池的自放電率比較大,采用工頻充電時,一般用恒定電壓充電方式。而鋰電池充電控制是先按照恒定電流充電,然后當電池電壓上升到4.2V的時候,電壓就不再上升,充電器對電流進行檢測,如果電流小于一定值,就結束充電。
審核編輯 黃昊宇
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