鋰電池的充電電路

在了解完鋰電池的基本電路特性后，工程師在開發帶有鋰電池供電的項目時，就會面臨鋰電池的充電電路問題。

鋰電池的電壓為3.0V ~ 4.2V之間變化，也就是鋰電池的電壓為4.2V，小電壓為3.0V。電壓與小電壓，對于鋰電池而言，隱藏著什么電路含義呢?

單節鋰電池

電壓是4.2V，也就是鋰電池兩端能承受的極限電壓不超過4.2V;小電壓為3.0V，也就是鋰電池兩端的極限放電電壓不低于3.0V;

換言之，它的另外一層電路意義是

鋰電池在接收外界的充電電路充電，它的充電電壓不能高于4.2V;鋰電池在向外界負載提供工作電源，它消耗的電壓會停留在3.0V;

基于此，如果工程師將常用的5V/1A或者5V/2A規格的充電器，對鋰電池進行直接充電，這樣是否可以呢?

充電器

顯然是不行的。為什么呢?

因為無論是5V/1A或者5V/2A規格的充電器，對外輸出的充電電壓均為5V，超過了鋰電池的承受電壓4.2V。

針對這兩個電壓不匹配兼容的問題，該如何去解決呢?在不改變充電器5V/1A和5V/2A規格的條件下，工程師應當如何去實現呢?

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鋰電池加速成長！四大材料大有可為

從中國汽車工業協會獲悉，11月，新能源汽車產銷量同比雙雙增長，動力電池的產量同樣也增長。

數據顯示，11月新能源汽車產銷分別完成19.8萬輛和20萬輛，同比分別增長75.1%和104.9%，其單月產銷第5次刷新了當月歷史記錄；動力電池產量共計12.7GWh，同比增長40.7%，環比增長29.1%。累計方面，1-11月，我國動力電池產量累計68.3GWh，同比累計下降13.8%。

從細分產品來看，2020年11月，三元電池產量7.3GWh，占總產量57.3%，同比增長35.6%，環比增長32.1%；磷酸鐵鋰電池產量5.4GWh，占總產量42.5%，同比增長49.3%，環比增長25.1%。

鋰電池的應用場景主要分為三類：消費類（消費電子、電動工具等）、動力類（電動汽車）、儲能類（通信基站備用電源、電力電網儲能、家庭電力儲能等）。消費類中，由于鈷酸鋰LCO的能量密度、成本（采用的貴金屬鈷多），對電池價格并不敏感的消費電子多數使用鈷酸鋰LCO。在動力類領域，2009-2016年間，磷酸鐵鋰LFP憑借著低成本、高安全性，成為乘用車領域（即9座以下）、商用車領域（9座以上，或以載貨為主要目的）的主流選擇。

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炭黑在干電池中的應用

干電池主要指用得多的鋅-二氧化錳電池，簡稱鋅錳電池。鋅錳電池是1868年法國人勒克朗謝發明的，1888年加斯納開始使鋅錳電池的液體組分不流動化而制得了干電池，1925年開始在二氧化錳合劑中使用乙炔炭黑，使干電池的放電和貯存性能提高60年代出現了以氫氧化鉀(或氫氧化鈉)為電解質的堿性鋅錳電池。近二三十年來，鎳鎘電池、鋰電池等新型電池的開發應用，雖然在能量密度、貯存性能、電壓精度以及可充電性等方面優于鋅錳電池，但在價格性能比方面仍不如鋅錳電池，故鋅錳電池在市場上仍占主導地位。

干電池用炭黑包括乙炔炭黑、重油造氣副產炭黑及油爐法炭黑等。

乙快炭黑因其良好的導電性、高吸液性和高純凈度，在干電池應用中占主導地位;重油造氣副產炭黑的導電性、吸液性好，但高純凈度的產品價格高昂因此用得不多;油爐法炭黑價格便宜，但吸液性、導電性較差，故用得也不多。

中國壟斷鋰電池，歐洲想擺脫依賴：遠沒那么容易

中國壟斷鋰電池產能

動力電池的種類很多，鋰電池是重要的一類。

1983年，日本化學家吉野彰造出了世界個可充電鋰離子電池的原型，開啟了鋰電池時代，也因此獲得了2019年諾貝爾化學獎。

1991年，日本索尼與旭化成株式會社共同推出了全球塊商業化的鋰離子電池，并成功實現量產。

靠著技術和產業上的先發優勢，在鋰電池領域，日本長期占據著世界。

2005年開始，中國、韓國開始追趕。2014年，中國的鋰電池產量超過了日本、韓國，躋身世界，直至。

中國鋰動力電池市場占有率

數據顯示，2019年初，全球鋰電池制造能力達316千兆瓦時(GWh)。其中，中國鋰電池產能位居世界**，占73%。排名第二的美國，只有12%。

具體到企業市場份額，全球鋰電池生產企業，中國占據6家。

前鋰電池企業市場份額

說中國壟斷了鋰電池產能，并不為過。

02歐洲想擺脫依賴

歐洲想擺脫鋰電池靠進口的現狀，有著長遠的打算和現實的需求。

長遠的打算，指的是環?？剂俊?/span>

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極化和內阻

電池放電時所有這些能量都不能完全轉化為電能，電化學反應總是伴隨著能量的損失，這些能量損失包括：1）活化極化--它引起電極表面的電化學反應 2）濃差極化--它是由于電極表面和體相中反應物和產物濃度的不同而產生的，是物質傳遞的結果。極化的存在消耗了部分能量，并以熱的形式放出。

極化（polarization）

電池在充放電過程中是存在極化的，通?？蓪囯x子電池極化分為歐姆極化、電化學極化和濃差極化三類。幾類極化各自的響應速度也不一樣。影響極化程度的因素很多，但一般情況下充放電電流密度越大，極化也就越大。

以下分類解釋一下：

(1)歐姆極化

顧名思義，有鋰離子電池的歐姆內阻引起的極化，叫歐姆極化，也成電阻極化。電池的歐姆內阻(R)由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成（有些解釋還把膜電阻也算上），通過一定的電流時，其極化電勢可以計算，E=IR(歐)。

歐姆極化是瞬時發生的。

(2)電化學極化

指由于正、負極上電化學反應速度小于電子運動速度而造成的極化。電化學極化一般認為是微秒級的

(3)濃差極化

指由于參與反應的鋰離子在固相中的擴散速度小于電化學反應速度而造成的極化。濃差極化一般認為是秒級的。 MACCOR電池檢測設備，瑞斯新能源歡迎來電咨詢。湖北電池檢測廠家

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扣式電池的充放電模式

  包括恒流充電、恒壓充電、恒流放電、恒阻放電、混合式充放電以及階躍式等不同模式充放電。實驗室中常采用恒流充電(CC)、恒流-恒壓充電(CC-CV)、恒壓充電(CV)、恒流放電(DC)對電池充放電行為進行測試分析，而階躍式充放電模式則多用于直流內阻、極化和擴散阻抗性能的測試。考慮到活性材料的含量以及極片尺寸對測試電流的影響，恒流充電中常以電流密度形式出現，如mA/g(單位活性物質質量的電流)、mA/cm2(單位極片面積的電流)。充放電電流的大小常采用充放電倍率來表示，即：充放電倍率(C)=充放電電流(mA)/額定容量(mA·h)，如額定容量為1000 mA·h的電池以500 mA的電流充放電，則充放電倍率為0.5 C。目前電動汽車用鋰離子電池已發布使用的行業標準QCT/743—2006中指出鋰離子通用的充放電電流為C/3，因此含C/3 的充放電行為測試也常出現在實驗室鋰離子電池充放電測試中。

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