聚合物锂离子高倍率电池知识介绍讲解:冉刚一、聚合物锂离子电池的构成)\磷酸铁锂(LiFePO4)\镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)、1.正极:钴酸锂(LiCoO2粘接剂(PVDF)、导电剂(SP)、溶剂(NMP)、集流体-基材(铝箔-AI)。
2.负极:石墨(C)、粘接剂(SBR)、增稠剂(CMC)、导电剂(SP)、溶剂(水)、集流体-基材(铜箔-Cu)。
3.电解液4.隔离膜5.极耳6.铝塑膜(外包装)二、工作原理三、相关术语1.电极(electrode)电池的核心部分,它是由活性物质和导电骨架组成。
活性物质是指正、负极中参加成流反应的物质,是化学电源产生电能的源泉,是决定化学电源基本特性的重要部分。
2.能量(energy)及比能量电池的能量是指电池在一定的放电条件下对外做功所能输出的电能。
通常用瓦时(Wh)表示。
比能量是指单位重量或单位体积的电池所给出的能量,也叫重量比能量或体积比能量,也称能量密度,常用Wh/kg或Wh/L表示。
3.功率(power)及比功率电池的功率是指在一定的放电条件下,单位时间内电池输出的能量,单位为瓦(W)或千瓦(KW)。
单位重量或单位体积的电池输出功率称为比功率,其大小表征电池所能承受的工作电流的大小。
P(功率)=I(工作电流)*U(平均工作电压)4.容量(capacity)电池存贮能量能力的参数。
例如:5000mAh—代表电池在负载情况下,以5000mAh恒流放电,大约可放1小时。
以同一负载,用2500mA恒流放电,大约可放2小时。
5.倍率C-Rate在不同电流下能放出的能量,一般而言,电芯都需要测试在不同恒流情况下的放电性能。
电池倍率(C数--多少倍率)如何评估?当用电池1C容量的N倍电流放电,其放出容量在电池1C容量的85%以上时,我们认为电池的放电倍率为N倍率。
如:一个2000mAh电池,当用2000mA电池放电时,放电时间为60min,如果用60000mA放电,放电时间在1.7min,我们认为该电池放电倍率是30倍率(30C)。
平均电压(V)=放电电量(Wh)÷放电电流(A)中值电压(V):可以理解为总放电时间1/2时所对应的电压值。
中值电压一般也可以称为放电平台,放电平台与电池的放电倍率(电流)相关,放电倍率越高放电平台电压越低,可能通过计算电池放电能量(Wh)/放电容量(Ah)来确定其放电平台。
倍率放电数据:7550150SH355000mAh倍率放电数据循环状态电流(mA)时间(min)容量(mAh)电量(mWh)开路电压(mV)中值电压(mV)平均电压(mV)终止电压(mV)终止电流(mA)1恒流放电500060*********.54199.43795.538202995.55002 1恒流放电50000 5.97498818364.14199.53664.336822970.950004 1恒流放电75000 3.97498418118.64199.43623.336362955.475005 1恒流放电100000 2.95496117777.34199.53580.535832956.2100006 1恒流放电125000 2.334903173334199.53540.335352938.3125009 1恒流放电140000 2.08491917268.14199.53517.935102917.3140010 1恒流放电150000 1.93489217079.94199.53504.134922927.2150008 1恒流放电175000 1.6471016247.94199.53464.934492891.6161586 1恒流放电200000 1.2404413737.74199.33419.033972928.8199655 1恒流放电140000 2.024********.64199.33503.434922892124855 2恒流放电140000 2.024********.94199.33502.934902948.9140013 3恒流放电1400002472916515.84199.23504.534932953.4140011 4恒流放电1400002470216400.14199.33499.834882985.9140013 5恒流放电140000 1.98467816302.34199.33500.134852977.6140011 6恒流放电140000 1.98466716255.14199.33497.434832971.4140011 7恒流放电140000 1.95461616070.14199.33499.234812972140011 8恒流放电140000 1.97461616010.94199.23489.434682989.6140012853496-65C-2250mAh倍率放电曲线6.循环寿命(Cycle Life)电池使用寿命的参数。
基本是将电芯通过多次充放及以电芯容量降到80%为测试点。
电芯经过每一次充放都会有能量损失(阻抗、热能)因此会做成容量损失,而Cycle Life的标准就是以1C恒流充放。
当电芯经多次充放后而容量降到原本的80%时,我们以此点作为检查点,检查电芯在此状态下的循环数。
而好的电芯,一般情况下能以1C恒流充放多次,到达300个循环时亦有大约百分之八十的容量。
高倍率电池的循环寿命,通常是指用1C充电,然后用电池倍率放电,当电芯经多次充放后而容量降到原本的80%时,我们认为寿命终止。
小高倍电池(1000mAh以下),循环寿命可达300次;大容量高倍率电池(1000mAh~5000mAh)循环寿命在100~200次;更高容量倍率电池在100次左右。
7.内阻(Impedance)电池内阻指的是电流通过电池时所受到的阻力,包括欧姆电阻和电极在电化学反应时所表现的极化阻力两部分。
欧姆内阻主要由电极材料、电解液、隔离膜的电阻及各部分零件的接触电阻组成,此外还与电池的尺寸、结构、装配等因素有关。
极化内阻指电池的正极与负极在进行化学反应时极化所引起的内阻,与活性物质的本性、电极的结构、电池的制造工艺有关,特别是与电池的工作条件密切相关。
总之,内阻是决定电池性能的一个重要指标,它直接影响电池的工作电压、工作电流、输出的能量与功率,对于一个实用的电池,其内阻越小越好。
8.开路电压(OCV--Open Circuit Voltage)&工作电压(Work V oltage)开路电压指外线路中没有电流通过时,电池两极之间的电位差。
工作电压又称放电电压或端电压,指有电流通过外线路时电池两极之间的电位差。
工作电压总是低于开路电压。
三、电池图片四、高倍率电池的内部结构1.卷绕式高倍率电池结构:内部一般采用一个正极片,一个负极片加隔膜通过缠绕方式而成(根据电池容量大小可以是1个卷芯或2~3个卷芯并联组合而成。
特点:电池放电倍率不高(5~20C)、电池容量较小(2000mAh以下)、电池内阻较大。
2.叠片式高倍率电池结构:电池内部采用多层正极、负极、隔膜交替叠加而成。
特点:电池放电倍率高(20~60C)、电池容量较大(2000mAh~20000mAh)、电池内阻小。
五、高倍率电池如何实现大电流放电高倍率电池与数码电池材料及工艺区别:六、不同正极材料的高倍率电池不同正极材料倍率电池性能区别:七、装配方式1.组合配对要求(1)电压间压差≤0.01V ;(2)内阻差≤0.2m ,根据电池容量大小会有区别;(3)容量差根据电池容量大小而定。
项目正负极材料颗粒度极片面密度mg/cm2隔膜空隙率%电解液电导率mS/cm 导电剂电芯结构极耳规格(厚*宽)高倍率电池细低48高13多多为叠片厚、宽数码电池粗高40低8少卷绕薄、窄项目倍率性能平均电压(V )循环性能低温性能电池容量能量密度安全性能适用领域钴酸锂好3.5一般好5Ah 以下高不好玩具、航模磷酸铁锂好3.1好一般5~20Ah低好动力三元材料一般3.4较好一般5~20Ah一般较好电动自行车等2.装配常见物料3.电池装配过程3、常见组合方式项目组合方式组合电压(V)单电池1S 3.7V2只电池2S1P(2串)7.4V3只电池3S1P(3串)11.1V4只电池4S1P(4串)14.8V6只电池6S1P(6串)22.2V4只电池2S2P(2并2串)7.4V八、充放电方式1.玩具电池--一般都要求带保护板对充电和放电都有保护功能,充放电方式跟数码电池一致;2.航模、车模、船模电池,由于工作电流大(10-200A),而且一般都是多串组合,能否承受大电流放电的控制板价格昂贵,为了保证电池在充电时不过充,放电时不过放,通常充电采用平衡充电插头,用专用充电器充电。
放电保护是在用电设备上设置下限电压进行保护。
玩具电池一般需要配保护板,模型电池组充电和放电是不需要加保护板的。
九、BPI高倍率电池特点1.小高倍率电池超级安全性能:3C,10V过充电,不起火,不爆炸;快速充电:6分钟充至额定容量的90%以上;超长循环寿命:10C充放电,300周后容量保持≥85%;适用范围:适用于航模、玩具等行业。
2.大容量高倍率电池高放电倍率:倍率放电中值电压≥3.50V;循环寿命长:组合电池倍率循环寿命高达150周;具备2~3C快速充电能力;超高爆发力:可以40C~50C连续大电流放电,具备80C~100C短时间脉冲放电能力;超轻重量:2600mAh,30C电池重量≤60g;适用范围:适用于航模、车模、船模、枪模等模型行业。
十、常见型号小高倍率电池常见规格:超级安全、玩具电池系列Details for Electric Toys Battery SeriesModel Typicalcapacity(mAh)Voltage(V)Dimensions(mm)ApproxWeight(g)Impedance(mΩ)Thickness(±0.3)Width(±0.5)Length(±1.0)551140RH15150 3.7 5.511.040.0 3.6≤80 751314RH1570 3.77.513.014.0 1.9≤150 601417RH1570 3.7 6.014.017.0 1.9≤150 651419RH1590 3.7 6.514.019.0 3.0≤150 751518RH15100 3.77.515.018.0 3.2≤120 601522RH15120 3.7 6.015.022.0 3.3≤110 701620RH15130 3.77.016.020.0 3.4≤110 751723RH15180 3.77.517.023.0 3.7≤80 751730RH15250 3.77.517.030.0 5.9≤80 651744RH15350 3.7 6.517.044.07.5≤80 652025RH15180 3.7 6.520.022.0 3.7≤80 702025RH15220 3.77.020.025.0 5.2≤75 382030RH15140 3.7 3.820.030.0 3.9≤110 452030RH15190 3.7 4.520.030.0 4.1≤70 502030RH15210 3.7 5.020.030.0 5.2≤70 682030RH15250 3.7 6.820.030.0 5.9≤70 752030RH15300 3.77.520.030.07.2≤70 802530RH15430 3.78.025.030.09.2≤60 752035RH15350 3.77.520.035.08.7≤70 802035RH15360 3.77.020.035.08.9≤70502535RH15320 3.7 5.025.035.07.5≤70 752040RH15550 3.77.520.040.015.0≤20 852540RH20750 3.78.525.040.016.5≤25 703048RH15850 3.77.030.048.021.0≤20 953048RH151100 3.79.530.048.023.0≤12RC Plane电池常见规格:ModelRatedCapacity(mAh)Voltage(V)Approx.Dimensions(mm)PackResistence(mΩ)Approx.weight(g)Max.Discharge Current Thickness Width Length Continuous Burst703465SH201300 3.77.034.065.010.028.020C40C 653496SH201800 3.7 6.534.096.08.041.020C40C 853480SH202000 3.78.534.080.07.045.020C40C 703496SH202200 3.77.034.096.0 4.052.020C40C453048RH25360 3.7 4.531.052.012.08.725C50C 543048RH25450 3.7 5.431.052.012.013.025C50C 803048RH25850 3.78.131.052.09.021.025C50C 553465SH251000 3.7 5.534.065.08.028.025C50C 753465SH251300 3.77.534.065.08.034.025C50C 603496SH251600 3.7 6.034.096.07.038.025C50C 653496SH251800 3.7 6.534.096.0 5.042.025C50C 753496SH252200 3.77.534.096.0 4.052.025C50C 5043126SH252600 3.7 5.043.0126.0 3.057.025C50C 5743126SH253000 3.7 5.743.0126.0 3.070.025C50C 6543126SH253300 3.7 6.543.0126.0 2.578.025C50C 8048145SH255000 3.78.048.0145.0 2.5120.025C50C 8548150SH256000 3.78.548.0150.0 2.5140.025C50C 9048180SH258000 3.79.048.0180.0 2.0185.025C50C803048SH35850 3.78.030.048.09.023.035C70C 703480SH351500 3.77.034.080.08.039.035C70C 703496SH351800 3.77.034.096.0 4.044.035C70C 853496SH352200 3.78.034.096.0 3.054.035C70C 5743126SH352600 3.7 5.743.0126.0 3.060.035C70C7043126SH353300 3.77.043.0126.0 2.580.035C70C 8548150SH355000 3.78.548.0150.0 2.5125.035C70C843048SH50850 3.78.430.048.09.025.050C100C 603465SH501000 3.7 6.034.065.07.030.050C100C 603465SH501300 3.7 6.034.065.07.036.050C100C 903496SH502200 3.79.034.096.0 3.055.050C100C 6043126SH502600 3.7 6.043.0126.0 3.064.050C100C 7543126SH503300 3.77.543.0126.0 3.080.050C100C 9048150SH505000 3.79.048.0150.0 2.0140.050C100C十一、高倍率电池的市场应用十二、市场推广建议1.充分利用镍氢电池客户资源,推广该产品;2.充分利用德国、美国等国际专业航模展会;3.利用香港、深圳、上海等国内航模展会。