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鋰離子電池充電器之應用

上網時間: 2011年11月21日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:鋰離子  電池  充電器  可攜式  通嘉科技 

可攜式電子產品皆以電池作為電源;隨著可攜式產品的迅速發展,各種電池的用量大增,並且開發出許多新型電池。除大家較熟悉的鹼性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外,還有近年來成為主流的鋰離子電池。本文將介紹有關鋰離子電池的相關知識,包括其特性、主要參數、應用範圍,最後並提供鋰離子電池充電線路之設計參考。

鋰離子電池發展與應用

鋰離子電池是目前應用最為廣泛的可再次充電式電池,它根據不同的電子產品的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式,可以單節電池使用於低功率應用,也可以將多節電池進行串並聯組合得到更高電壓與容量,用於電動工具與筆記型電腦

鋰離子電池中的電解液可以是凝膠體、聚合物(鋰離子/鋰聚合物電池)、或凝膠體與聚合物的混合物。因為目前尚未發現能夠在室溫條件下有效運送鋰離子的聚合物,所以大多數的鋰離子/鋰聚合物電池實際上是結合凝膠體和聚合物的混合型電池。

有別於一般化學電池,鋰離子電池的充放電工作過程是透過電池正負極中鋰離子的嵌入和脫嵌來實現的。當對電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液移動到負極;而作為負極的碳呈層狀結構、有很多微孔,達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。

同樣,當對電池進行放電時,嵌在負極碳層中的鋰離子脫出,又移動回正極;回正極的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。在充放電過程中,鋰離子處於從正極→負極→正極的運動狀態。由於鋰離子電池中使用的是離子狀態的鋰而非金屬鋰,危險性低、安全性高。

電池特性

電池的性能參數主要有電動勢、容量、比能量和電阻。電動勢等於單位正電荷由負極通過電池內部移到正極時,電池非靜電力(化學力)所做的功。電動勢取決於電極材料的化學性質,與電池的大小無關。電池所能輸出的總電荷量為電池的容量,通常用安培小時作單位。

在電池反應中,每公斤反應物質所產生的電能稱為電池的理論比能量。所謂比能量指的是單位重量或單位體積中所儲存的能量,以Wh/kg或Wh/L來表示;Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時;kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。

電池的實際比能量要比理論比能量小。因為電池中的反應物並不全按電池反應進行,同時電池內阻也會引起電壓降。另一方面,電流流過電池的截面積越大,其內阻越小。

鋰離子電池的最大特點是比能量高,現今的鋰離子電池技術可達到比能量為80~120 wh/kg,而傳統鉛酸電池的比能量僅為30~40 wh/kg,因此鋰離子電池可以以較小體積儲存更高能量,有助於講求輕薄短小的行動電子裝置與要求高續航力的電動車應用。

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作者:姚宇桐、洪宗良 / 通嘉科技(Leadtrend)





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