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電池知識(shí)

從重量能量密度、體積能量密度、使用壽命等角度分析鋰電池

來源:寶鄂實(shí)業(yè)    2019-07-07 18:59    點(diǎn)擊量:

多數(shù)人在購車之前肯定會(huì)比較關(guān)心價(jià)格以及電動(dòng)車最重要的部件電池。市面上的電池不外乎兩種:鉛酸電池和鋰電池,這也很大程度決定了整體價(jià)格,鉛酸電池便宜,鋰電池貴,這就讓許多消費(fèi)者對鋰電池望而卻步,選擇鉛酸電池。

  目前賣電動(dòng)車的地方,無論是電池品牌、款式或者是品牌都紛繁多樣,而鉛酸電池和鋰電池占據(jù)主導(dǎo)位置,下面小編通過對比讓你更清楚這兩者的關(guān)系與區(qū)別。

 

  通常情況下,鉛酸電池組重量在16-30公斤,體積較大;而鋰電池重量一般在2.5-3.0公斤,體積相對較小,所以騎行輕便、搬運(yùn)也方便。從質(zhì)量上來看,兩者的好壞很難界定,不過消費(fèi)者可以根據(jù)自己的實(shí)際需要來購買正規(guī)廠家生產(chǎn)的品質(zhì)好的電池。

  鋰電池的正極材料、負(fù)極材料、集流體、隔膜、電解質(zhì)等主材成本比鉛酸蓄電池高很多。而鉛酸蓄電池的組裝輔材和外部電路系統(tǒng)成本極低。

  由于制作工藝的原因,鋰電池的人工成本比較大。在制造成本中,鋰電池人工成本占40%以上, 而鉛酸蓄電池的人工成本一般為10%~20%。

  鋰電池生產(chǎn)用的機(jī)械設(shè)備昂貴,價(jià)值較高,機(jī)械設(shè)備折舊損耗較大。 鋰電池在生產(chǎn)中大部分過程是不可逆的,而鉛酸蓄電池是可逆修復(fù)和再次使用的。鉛酸蓄電池使用之后的回收價(jià)值在40%以上, 而鋰電池的回收價(jià)值幾乎是零。

  鋰電池?zé)o論是體積比能量,還是重量比能量,鋰電池均比鉛酸蓄電池高出3倍以上。鋰電池體積 更小、重量更輕。循環(huán)壽命長。鋰電池用于電動(dòng)車的循環(huán)壽命一般在800次以上,采用磷酸鐵鋰正極材料的鋰電池可以達(dá)到2000次左右,超出鉛酸蓄電池1.5~5倍。這大大降低了鋰電池的使用成本 ,延長了使用壽命,提高使用便利度。 具有較寬的充電功效范圍。這是鋰電池具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。在需要時(shí),可以使充電時(shí)間控制在20min~1h,充電效率達(dá)到84%以上。在進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,這 一特性將得到更好的發(fā)揮。

  

  我們知道,一般對比儲(chǔ)能產(chǎn)品要從重量能量密度、體積能量密度、使用壽命、價(jià)格、適用性、國家政策等角度來進(jìn)行:

  重量能量密度

  目前的鋰電池能量密度一般在200~260wh/g,鉛酸一般在50~70wh/g,那么重量能密度鋰電池就是鉛酸的3~5倍,這就意味著相同容量的情況下,鉛酸電池是鋰電池的3~5倍,所以在儲(chǔ)能裝置輕量化上,鋰電池占居絕對優(yōu)勢。

  體積能量密度

  鋰電池的體積容量密度通常是鉛酸電池的1.5倍左右,所以相同容量的情況下,鋰電池比鉛酸電池體積要小30%左右。

  使用周期

  目前較為流行的材料體系是三元和鐵鋰,三元?jiǎng)恿π弯囯姵匮h(huán)次數(shù)通常在1000次以上,磷酸鐵鋰電池的循環(huán)次數(shù)在2000次以上,鉛酸電池的循環(huán)次數(shù)通常只有300~350次左右,所以鋰電池的使用壽命是鉛酸電池的3-6倍左右。

  價(jià)格

  目前鋰電池在價(jià)格上較鉛酸要貴,大約是3倍左右,但是結(jié)合使用壽命分析,投入相同的成本,仍然是鋰電池使用周期要長一些。

  

  適用性

  鋰電池因?yàn)榘踩暂^鉛酸電池要稍差,所以在使用中需要做好各種安全預(yù)防工作,比如防止外力或事故對鋰電池造成損壞,因?yàn)檫@可能會(huì)引起著火或爆炸;目前鋰電池的溫度適用性也很好,所以在其他適應(yīng)性方面,鋰電池也毫不遜色于鉛酸電池。

  國家正策

  鉛酸電池因?yàn)樯a(chǎn)環(huán)節(jié)或廢棄電池對環(huán)境造成的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的,所以從國家政策導(dǎo)向來講,已經(jīng)在限制鉛酸電池的擴(kuò)大再投資,或在某些領(lǐng)域限制鉛酸電池的使用,未來鋰電池替換鉛酸電池的趨勢會(huì)越發(fā)明顯,進(jìn)度也會(huì)逐漸加快。

為了區(qū)分這塊鋰離子電池的正負(fù)級(jí),電工必備的家用萬能表派上用場了。先調(diào)好刻度及正負(fù)線的,刻度指針調(diào)在DC檔的20V量程,因?yàn)楣烙?jì)這塊鋰電池的電壓在3V到5V之間

  

  用正負(fù)線分別接觸鋰電池兩端,完全沒反應(yīng),應(yīng)該是正負(fù)級(jí)接反了。

  

  把正負(fù)級(jí)對調(diào)位置,發(fā)現(xiàn)電池電壓顯示是3.85V,也就得到了我要的鋰離子電池的正負(fù)級(jí)了。

01

電池組不能充電

 

電池組在充電時(shí)充不進(jìn)電,可分為以下幾種原因:充電器接反或充電器故障;保護(hù)板保護(hù)未恢復(fù)或保護(hù)板故障;電池組與用電器外部斷路。

針對以上不良現(xiàn)象處理時(shí)依次查找:充電器是否接反、電池組充電正負(fù)極插頭是否接反;重啟用電器解除保護(hù)板保護(hù)、測量保護(hù)板MOS管是否有驅(qū)動(dòng)電壓;查找接線連接是否松動(dòng)斷開。

02

電池組不能放電

電池組使用時(shí)不能正常放電,有以下幾種原因:電池組電壓低保護(hù)板保護(hù)或控制器保護(hù);保護(hù)板或控制器損壞;放電正負(fù)極接反;線路斷開或開關(guān)未打開。

針對以上不良可采取給電池組充電、查找保護(hù)板或線路連接的問題來解決。

03

電池組充不飽

電池組在循環(huán)使用過程中,充電時(shí)未到電池組的整體切斷電壓充電就停止。這種情況是由于電池組的單串電量或容量不一致,電量高或容量低的先充飽被保護(hù)板保護(hù)使得其他串 的電池電沒有充飽就停止充電過程。

這種情況可用均衡充電器給電池組重新充電使每串的電壓保持一致,如果容量差異大就必須更換差異大的電池。但是最主要的是電池組裝前一定要對電芯進(jìn)行容量檢測配對分容,否則出現(xiàn)單串落伍再重新拆解很麻煩。

 

 

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04

續(xù)航里程短

電池組使用時(shí)很快就放完電了,這種情況出現(xiàn)的原因有:電池沒有充飽電;單串電壓容量差異大;電池組微短路或電池組自放電大導(dǎo)致電池組剛充飽電量就被消耗光了。

針對以上不良可對電池組重新充電或替換不良電芯來處理。

05

電池組低壓

電池組的整組電壓只有標(biāo)稱電壓的一半或者負(fù)電壓,這種情況一般出現(xiàn)在電池組剛組裝好時(shí),出現(xiàn)原因?yàn)殡姵亟M連接錯(cuò)誤正負(fù)極接反或者個(gè)別電池沒有完全連接;如果是電池組充飽電后正常但靜置或使用一段時(shí)間后馬上低壓,這種情況可能是電池自放電大或者電池組有微短路的情況。

出現(xiàn)標(biāo)稱電壓低或負(fù)電壓必須重新正確接線。出現(xiàn)充飽電馬上低壓的情況則須更換不良的電池。

06

電池組溫度高

電池組在充電或者放電時(shí)候溫度異常高、燙手,這種情況可能是由于電池組中出現(xiàn)了高內(nèi)阻電池或者電池組有微短路情況導(dǎo)致電池組充放電時(shí)的溫度升高。

電池組長期高溫工作非常危險(xiǎn)出現(xiàn)這種情況必須更換不良電池或者修復(fù)微短路線路。

07

電池組循環(huán)壽命短

電池組在承諾的使用時(shí)間內(nèi)壽命終止,這種情況是因?yàn)殡姵亟M的一致性差或者電池組個(gè)別串聯(lián)電池性能特別差,使得電池組在充電時(shí)充不飽,放電時(shí)又放不完。

這種情況只能挑選不良電芯重新更換。

 

 

08

電池組使用中突然停止工作

電池組使用中突然停止工作,可能原因是電池電放完了,到了保護(hù)板或者控制器的最低下限電壓,保護(hù)板或者控制器停止工作;或者持續(xù)工作電流太大(如電動(dòng)車在載重啟動(dòng)或爬坡時(shí))超過了保護(hù)板的設(shè)計(jì)保護(hù)電流或控制器的持續(xù)電流使保護(hù)板或控制器停止工作,這都會(huì)使得電池組突然停止工作。

以上情況可給電池組充電或重啟用電器或者重新調(diào)整參數(shù)更換保護(hù)板,、控制器來解決。

09

電池組漏液、起火

電池組在使用過程中有液體溢出,或者電池組使用中突然起火。這種情況并不多見但出現(xiàn)后非常危險(xiǎn)。漏液也可能會(huì)導(dǎo)致起火爆炸,因?yàn)橐绯鰜淼碾娊庖毫姿徜囀怯袡C(jī)溶劑,燃點(diǎn)非常低,出現(xiàn)原因是電芯水分沒有完全烘干導(dǎo)致電芯內(nèi)部有副反應(yīng)產(chǎn)生氣體沖開安全閥,后者電芯蓋帽封口不良防護(hù)差。起火的原因,可能是電池內(nèi)部或外部短路、漏液,電池組接近火源而包材不防火等。

如果電池僅為漏液更換漏液電池就好,如果電池組起火的話必須用滅火器、消防沙等將其蓋滅,不能用水、衣服等滅火,因?yàn)樗疄閷?dǎo)體,衣服易燃。

10

電池組爆炸

電池組靜止或使用中爆炸,這種情況跟電池組起火一樣絕少出現(xiàn),但后果嚴(yán)重。出現(xiàn)原因也是因?yàn)橥獠炕蛘邇?nèi)部長時(shí)間短路造成。外部的短路相當(dāng)于瞬間的超大電流放電,超過電芯保護(hù)板的極限,內(nèi)部產(chǎn)生的氣體瞬間噴出,非常危險(xiǎn)。內(nèi)部短路而隔膜密閉效果差也會(huì)發(fā)生爆炸。

對于預(yù)防外部短路可采用保護(hù)板來規(guī)避,保護(hù)板都有短路和過流保護(hù)功能可完全消除這一風(fēng)險(xiǎn),但是電池內(nèi)部短路就必須選用正規(guī)廠家合格電芯來消除了。

終上所述,電芯選材,pack工藝、充電器、保護(hù)板問題、線路連接以及使用不當(dāng)?shù)葐栴}都可能使電池組出現(xiàn)故障,盡量規(guī)避這些隱患,確保電池組的安全使用。

 
 

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