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锂电池充电电路及保护电路方案设计

锂电池特性

首先，芯片哥问一句简单的问题，为什么很多电池都是锂电池?

锂电池，工程师对它都不会感到陌生。在电子产品项目开发的过程中，尤其是遇到电池供电的类别项目，工程师就会和锂电池打交道。

这是因为锂电池的电路特性决定的。

众所周知，锂原子在化学元素周期表中排在第三位，包含3个质子与3个电子，其中3个电子在锂原子核内部的分布对它的化学与物理特性起到决定性作用。

元素周期表

锂原子核外层的3个电子，只有外层的1个电子是自由电子，另外2个电子不属于自由电子，也就是不参与锂原子的电子性能。

为什么会选用锂元素作为电池的材料呢?

这是因为，锂原子虽然外层只有1个电子，但它的相对原子质量却只有7。换句话说，在相同的质量密度条件下，锂原子所带的电能是多的。

以铝元素为例进行对比，可以直观的得出结论。

铝元素，在元素周期表排在13位，外层自由移动的电子数是3，相对原子质量是27。

也就是如果用质量为27的铝元素制造电池，它的电能是3;

如果用相同质量为27的锂元素制造电池，它的电能是27*(1/7)，大约为3.86。

显然，在电能方面，锂元素的3.86是要超过铝元素的3。这就是为什么锂电池如此受欢迎的原因理论解释。

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电池检测品牌

武汉格瑞斯新能源有限公司，是一家专业从事电池检测设备，电化学工作站和电池整套实验设备的厂家。公司以科技服务为公司主旨，致力于为动力电池行业客户提供整体的测试解决方 案。主要面向电池检测机构、科研院所、新能源汽车整车厂、电芯及电池包的生产厂 家。自主开发的产品包括：安全类设备：电池包针刺挤压一体机，火烧，翻转，跌落，短 路等;产线类设备：圆柱，方形，软包等高效率回馈式自动化成系统以及电池生产线组装 武汉圆柱电池检测价格武汉格瑞斯新能源有限公司，原装引进美国MAC麦科马克，电化学工作站，电池检测设备，电池实验设备等。

炭黑在干电池中的应用

干电池主要指用得多的锌-二氧化锰电池，简称锌锰电池。锌锰电池是1868年法国人勒克朗谢发明的，1888年加斯纳开始使锌锰电池的液体组分不流动化而制得了干电池，1925年开始在二氧化锰合剂中使用乙炔炭黑，使干电池的放电和贮存性能提高60年代出现了以氢氧化钾(或氢氧化钠)为电解质的碱性锌锰电池。近二三十年来，镍镉电池、锂电池等新型电池的开发应用，虽然在能量密度、贮存性能、电压精度以及可充电性等方面优于锌锰电池，但在价格性能比方面仍不如锌锰电池，故锌锰电池在市场上仍占主导地位。

干电池用炭黑包括乙炔炭黑、重油造气副产炭黑及油炉法炭黑等。

乙快炭黑因其良好的导电性、高吸液性和高纯净度，在干电池应用中占主导地位;重油造气副产炭黑的导电性、吸液性好，但高纯净度的产品价格高昂因此用得不多;油炉法炭黑价格便宜，但吸液性、导电性较差，故用得也不多。

镍镉蓄电池

镍镉蓄电池 正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由镉制成的一种碱性蓄电池。正极为氢氧化镍，负极为镉，电解液是氢氧化钾溶液。其优点是轻便、抗震、寿命长，常用于小型电子设备。镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物，负极材料为海绵网筛状镉粉和氧化镉粉，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。当环境温度较高时，使用密度为1.17～1.19（15℃时）的氢氧化钠溶液。当环境温度较低时，使用密度为1.19～1.21（15℃时）的氢氧化钾溶液。在-15℃以下时，使用密度为1.25~1.27（15℃时）的氢氧化钾溶液。为兼顾低温性能和荷电保持能力，密封镍镉蓄电池采用密度为1.40（15℃时）的氢氧化钾溶液。为了增加蓄电池的容量和循环寿命，通常在电解液中加入少量的氢氧化锂（大约每升电解液加15~20g）。 行星真空搅拌机，是一种集分散、混合为一体的高能混合设备。

     电池倍率充放电测试一般分为3 种形式，相同倍率充电不同倍率放电、不同倍率充电相同倍率放电和不同的倍率充放电测试。下面以充放电电压窗口为3.0～4.2 V 的扣式电池测试为例进行介绍。

  电池连接测试仪器并置于稳态环境中，静置5 min;以0.5 C 电流放电至3.0 V，静置10 min 后以0.5 C 恒流充电至4.2 V，在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止，然后以不同形式进行倍率充放电测试。

  相同倍率充电不同倍率放电的实验流程为：静置5 min 后以不同的倍率放电至3.0 V，并记录放电容量，静置10 min 后以0.5 C 恒流充电至4.2 V，在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止。不同倍率充电相同倍率放电的实验流程为：静置5 min 后，以0.5 C 倍率恒流放电至3.0 V，静置10 分钟，然后以不同倍率恒流充电至4.2 V，在4.2 V恒压至电流下降为0.05 C 截止。

  不同的倍率充放电的实验流程为：静置5 min后，以不同的倍率恒流放电至3.0 V，静置10 min，然后以相同的倍率(电流)进行恒流充电至4.2 V，在4.2 V 恒压至电流下降为0.05 C 截止。

  根据测试形式，改变不同的倍率重复上述某个实验流程，充放电倍率由低到高(一般为0.2 C、0.5 C、1 C、2 C 以及5 C 等更高倍率)。建议相同倍率充放电循环5～10 次。 单面双工位实验室手套箱，手套箱是一种提供无水无氧环境的设备。湖北MACCOR电池检测仪厂家直销

脉冲测试设备，测试对象为电池电极、原材料分析、锂离子、镍氢、镍铬等，测试通道完全。上海MACCOR电池综合测试仪哪家好

我国锂电研究者正在开展大量原创工作

中美日韩德英等国都制定了各自的电池发展战略，以期推动电池原理的创新以及技术的开发，支撑当代社会的可持续发展。我国锂电研究者们在国家和社会的支持下，围绕高效能量存储这个不变的“初心”，持续开展科学研究。

目前锂电池领域主流研究方向仍聚焦在寻找更安全高效的负极材料。由笔者带领的清华大学研究团队从2013年开始，在金属锂负极形核和无枝晶生长领域开展了原创性的科学研究。

研究发现，在金属锂负极中添加具有亲锂性的掺氮碳骨架，让电池中游离的锂离子在充电初始，就像小蝌蚪找妈妈一样，优先奔向青蛙妈妈——掺氮位点，在电池中形成均匀分布的金属锂“小团体”；在充电过程中，“小蝌蚪和青蛙妈妈”的“小团体”继续“抱团”。这种均匀沉积的行为可以避开以往形核少而产生的金属锂枝晶生长。

基于上述成果的论文2017年被化学领域期刊《德国应用化学》选为封面，今年还入选了由北京市科学技术协会主办的“北京地区广受关注学术论文”评选活动。研究团队在上述能源化学机理的基础上，进一步设计了碳锂复合负极。

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