应对锂电池安全的大敌“枝晶”

我们都知道，电池分为正极、负极和电解质，通过氧化还原反应来产生电流，放电时离子从负极流向正极，充电时从正极流向负极。

对锂电池来说，放电时锂会被氧化成离子进入电解质终抵达正极；重新充电时，这些锂离子会再沉积到锂金属负极的表面。

但是这种沉积往往不均匀，随着锂电池的频繁使用，锂金属表面会长出针状或树枝状的锂枝晶。枝晶生长得过长就会折断，不再参与反应，给电池体系带来不可逆的容量损失；危险的是，长大的枝晶会刺破电池正负极之间的隔膜，造成短路，埋下电池过热自燃或的安全隐患。

锂电领域里，如何做到“鱼与熊掌兼得”？如何通过提出新原理、新体系、新方法，实现能量密度更高、更安全、充电更快的储能过程？这些都是锂电领域未来面临的挑战。

在这样的形势下，涌现出了锂硫电池、锂空电池、钠离子电池等许多新体系电池。新材料的不断产生，也给这些新体系的发展带来了新机遇。 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，进口电池检测设备，更好的服务！宜昌美国进口电池检测设备价格

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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锂电材料不断产生 锂电池未来会更精彩

1 没有锂电池就没有移动智能生活

我们早已生活在一个“可充电的世界”，但真正带来电子设备便携化，开启了现代移动生活的则是锂电池。可以说，如果没有锂电池，就没有我们现在的移动智能生活。

锂电池因重量轻、可充电、功能强大且便携，被广泛应用于从手机到笔记本电脑等各个领域。它在全球范围内用于为便携式电子设备供电，我们使用这些便携式电子设备通讯、工作、学习和娱乐。

锂电池还促进了长续航电动汽车的开发以及来自可再生能源（例如太阳能和风能）的能量存储，为实现一个无线（可移动）、无化石燃料的社会打下基石。可以说，锂离子电池作为能源存储器件，彻底地改变了人类的生活。

此次诺贝尔化学奖授予三位锂电领域的科学家，是对每一位为锂电池从无到有、从实验室走向商业化做出贡献的锂电从业者的认可，是对仍在从事锂电研究和志在继续推动清洁、便携社会发展的人们的激励。

2 石油危机直接促成了锂电池研发

20世纪70年代，石油危机直接促成了锂电池研发。美国石油巨头埃克森公司判断，石油资源作为典型不可再生资源，将在不久之后面临枯竭，于是组建团队开发下一代替代石化燃料的能源技术。

干电池的构造及应用炭黑的部位

锌-二氧化锰电池是以锌为负极，二氧化锰为正极，并与适宜的隔膜及电解液组成的一种原电池，目前应用的筒式锌锰电池可分为

四类。

类是传统的勒克朗谢型电池。其正极活性物质是天然二氧化

锰(MnO2含量70％～75％)，电池隔膜是淀粉浆糊隔离层，电解液是以N日，C为主体的NH1Cl、2nC2的水溶液，负极是锌简。这种类型的

电池称“糊式锌锰电池”，因为电解液是不流动的，故又称干电池。它

的性能较差，R20型电池的比能量0.08W・h/cm3。

第二类电池称为“高性能电池”。这种电池从1960年开始生产，它与类电池无甚区别，主要是正极活性物质采用了电解二氧化锰

(MnO2含量91％～93％)，放电时间是类电池的1.5～2.0倍，R20比量达0.12WV・h/cm³述一类电池的电池表达式可表示为(一) Zn NH4， CI+ZnCl2/MO2

电池反应如下

负极: Zn+2NH4CL-2e→ZN(NH3 )2 Cl2 +2H+

正极:2MnO2+2H+2e→2 MNOOH

电反应Zn+2MnO2+2NH4CL→2MnOOH+Zn(NH3)2CL2↓ 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公司。

动力电池

      动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。其主要区别于用于汽车发动机起动的起动电池。 多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池。2018年7月31日，新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台在北京启动运行。

       汽车和摩托车行业。主要是为发动机的起动点火和车载电子设备的使用提供电能；工业电力系统。用于输变电站、为动力机组提供合闸电流，为公共设施提供备用电源以及通讯用电源；电动汽车和电动自行车行业。取代汽油和柴油，作为电动汽车或电动自行车的行驶动力电源。
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一般地，锂离子电池适宜的工作温度为15~35℃，而电动汽车的实际工作温度为-30～50℃，因此必须对电池进行热管理，低温时需要加热，高温时需要冷却。热管理包括设计与控制两方面，其中，热管理设计不属于本文内容。温度控制是通过测温元件测得电池组不同位置的温度，综合温度分布情况，热管理系统控制电路进行散  热，热管理的执行部件一般有风扇、水/油泵、制冷机等。比如，可以根据温度范围进行分档控制。Volt插电式混合动力电池热管理分为3种模式：主动(制冷散热)、被动(风扇散热)和不冷却模式，当动力电池温度超过某预先设定的被动冷却目标温度后，被动散热模式启动;而当温度继续升高至主动冷却目标温度以上时，主动散热模式启动。

  荷电状态(SOC)估计

  SOC(State of Charge)，可用电量占据电池可用容量的比例，通常以百分比表示，100%表示完全充电，0%表示完全放电。

  这是针对单个电池的定义，对于电池模块(或电池组，由于电池组由多个模块组成，因此从模块SOC计算电池组的SOC就像电池电池单体SOC估计模块SOC一样)，情况有一点复杂。在SOC估计方法的一节讨论。

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