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17年專注鋰電池定制

機(jī)器人用12v圓柱鋰電池充電和放電方法

來源:邦立威    2020-04-14    點(diǎn)擊量:236

【研究背景】

自1991年商業(yè)化以來,可充鋰離子電池(LIBs)在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域占據(jù)了儲(chǔ)能市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。然而,到目前為止獲得的電池能量密度仍然不能滿足日益增長(zhǎng)的儲(chǔ)能需求,特別是對(duì)于續(xù)航里程超過500公里的遠(yuǎn)程電動(dòng)汽車而言。盡管不同類型的電池(高電壓LIBs、Li-S電池和鋰金屬電池)已經(jīng)得到了廣泛的研究,但能量密度超過300 Wh kg-1仍然具有挑戰(zhàn)性。除了考慮電極材料容量外,還需要考慮電池的其他參數(shù),例如:面積載量密度、正極和負(fù)極之間的電壓差、初始容量和初始庫(kù)侖效率。

 邦力威(無錫)能源有限公司是無錫匯眾偉業(yè)電氣有限公司投資的專業(yè)生產(chǎn)和銷售鋰離子電池的廠家,產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在無人機(jī),掃地機(jī),AGV,電動(dòng)自行車,電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。

【成果簡(jiǎn)介】

最近,中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所明軍研究員,漢陽(yáng)大學(xué)Yang-Kook Sun教授和阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Husam N. Alshareef教授(共同通訊作者)提出了一種新的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?,該模型除了考慮電極容量外,還考慮了多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù),包括面積載量密度、電壓差、初始容量平衡以及初始庫(kù)侖效率來估計(jì)可實(shí)現(xiàn)的能量密度。使用該方法用于預(yù)測(cè)電池能量密度,可達(dá)實(shí)現(xiàn)300 Wh kg-1以上。同時(shí)該模型表明,電極材料的儲(chǔ)鋰容量只是影響最終電池能量密度的幾個(gè)重要因素之一。本文的模型打破了傳統(tǒng)估計(jì)電池能量密度的模式,為設(shè)計(jì)更高能量密度的電池提供了一個(gè)直接的指導(dǎo)。相關(guān)研究成果以“An Empirical Model for the Design of Batteries with High Energy Density”為題發(fā)表在ACS Energy Lett.上。

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【核心內(nèi)容】

一、模型的描述

在傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)中,鋰離子電池的能量密度(E)在很大程度上可以由其電極材料決定:


其中,Q和m是電池的容量和質(zhì)量,變量U是正極和負(fù)極之間的電位差,這與正負(fù)極和基本電子電荷的費(fèi)米能級(jí)有關(guān),然而,電子在真空水平上(費(fèi)米能水平)的電位與實(shí)際不一樣。此外,雖然電壓差可以用兩個(gè)電極中Li的電位差來表示,但電壓差隨電池充電狀態(tài)(SOC)的變化而變化。因此,引入了平均電壓差(ΔU)來簡(jiǎn)化E的計(jì)算,變量Q表示電池容量,由Q=Cpmp可以計(jì)算出電池容量,其中Cp和mp分別表示正極的可逆比容量和總質(zhì)量載量,E的表達(dá)式可以寫成:


其中,常數(shù)k代表為k=(mp+mn)/m。因此,E的表達(dá)式可以寫成:



K的大小受很多的因素的影響,如電極材料特性(顆粒大小,比表面積)、電極制備過程(面積載量密度、壓實(shí)密度)、隔膜、集流體和包裝工藝。因此,k值是一個(gè)通用常數(shù),可以用于不同類型的電池,目前很難直接計(jì)算k值。但是,可以通過當(dāng)前LIBs的實(shí)際能量密度得到一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。

邦力威常見閥控密封蓄電池型號(hào)和規(guī)格:12V10AH,12V14AH,12V15AH,12V17AH,12V18AH,12V20AH,12V22AH,12V24AH,12V26AH

最后,引入了正極和負(fù)極之間的平衡初始容量(χ),其中χ=Cnmnεp/Cpmpεn,將其引入公式3:



當(dāng)χεnp=1.1時(shí),這意味著負(fù)極的可逆容量比正極高10%,這是目前大多數(shù)電池設(shè)計(jì)中所要求的。



圖1. LIBs示意圖和能夠影響其能量密度的因素。(a)電池示意圖及其參數(shù);(b)運(yùn)用簡(jiǎn)單模型實(shí)現(xiàn)高能量密度的方法。

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