鉅大LARGE | 點擊量：4909次 | 2021年04月12日
電動汽車在充電時電壓是不是在變化，那輸出端的電壓是不是也在變呢？
電動汽車蓄電池在充電的時候，電池的電壓呈上升狀態(tài)?？梢岳斫鉃殡姵仉妷涸谧兓?。而充電器輸出端電壓是否在變化，重要取決于充電器。不同充電器充電策略也是不相同的，例如恒壓限流方式，恒流限壓方式。
恒壓限流的充電器(單塊電池)，輸出電壓在14左右，電池充電時電壓會上升，而此時電流是限定的，電池電壓上升到設定值14-14.4V時充電結(jié)束，可以認為充滿電。這個充電過程，充電器兩端的電壓始終是恒定的。汽車上的發(fā)電機也是如此的原理，最高輸出電壓在14-14.4V左右，電流沒有限定。因此充電初期電流會特別大，某些汽車發(fā)電機皮帶過松以后，啟動車輛就會聽到發(fā)電機皮帶打滑的吱吱聲，這就是因為初期充電電流大，此時發(fā)電機要高功率輸出。
恒流限壓的充電器充電時輸出電壓是不斷變化的，恒流充電對蓄電池壽命影響最小，一般的智能充電器都采用此種策略。充電時為了保證電瓶電流恒定，電池兩端電壓是變化的，電池電壓上升充電器電壓也會上升，當上升到設定電壓時，充電器電壓便停止升高。此時充電電流會低于設定電流。
鋰離子電池(Li-ionBatteries)是鋰離子電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰離子電池。舉例來講，紐扣式電池就屬于鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯，負極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓，不需充電。這種電池也可以充電，但循環(huán)性能不好，在充放電循環(huán)過程中，容易形成鋰枝晶，造成電池內(nèi)部短路，所以一般情況下這種電池是禁止充電的。
后來，日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負極，以含鋰的化合物作正極的鋰離子電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
20世紀90年代初，日本Sony能源開發(fā)公司和加拿大Moli能源公司分別研制成功了新型的鋰離子蓄電池，不僅性能良好，而且對環(huán)境無污染。隨著信息技術(shù)、手持式機械和電動汽車的迅猛發(fā)展，對高效能電源的需求急劇上升，鋰離子電池已成為目前發(fā)展最為迅速的領域之一。
02
鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及原理
鋰離子電池的重要組成：
（1）正極活性物質(zhì)重要指鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等，導電集流體一般使用厚度在10--20微米的鋁箔；
（2）隔膜一種特殊的塑料膜，可以讓鋰離子通過，但卻是電子的絕緣體，目前重要有PE和PP兩種及其組合。還有一類無機固體隔膜，如氧化鋁隔膜涂層就是一種無機固體隔膜，；
（3）負極活性物質(zhì)重要指石墨、鈦酸鋰、或近似石墨結(jié)構(gòu)的碳材料，導電集流體一般使用厚度在7-15微米的銅箔；
（4）電解液一般為有機體系，如溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類溶劑，另有些聚合物電池使用凝膠狀電解液；
（5）電池外殼重要分為硬殼（鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼等）和軟包（鋁塑膜）兩種。
當電池充電時，鋰離子從正極中脫嵌，在負極中嵌入，放電時反之。這就要一個電極在組裝前處于嵌鋰狀態(tài)，一般選擇相對鋰而言電位大于3V且在空氣中穩(wěn)定的嵌鋰過渡金屬氧化物做正極，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。
做為負極的材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物，包括SnO、SnO2、錫復合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2＋3x＋5y)/2)等。
電解質(zhì)采用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。
隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復合膜，尤其是PP/PE/PP三層隔膜不僅熔點較低，而且具有較高的抗穿刺強度，起到了熱保險用途。
外殼采用鋼或鋁材料，蓋體組件具有防爆斷電的功能。
基本工作原理
當對電池進行充電時，正極的含鋰化合物有鋰離子脫出，鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。負極的炭材料呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達負極的鋰離子嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。
當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O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。
在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態(tài)。這就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就在搖椅兩端來回運動。所以鋰離子電池又叫搖椅式電池。
充放電機理
鋰離子電池的充電過程分為兩個階段：恒流充電階段和恒壓電流遞減充電階段。
鋰離子電池過度充放電會對正負極造成永久性損壞。過度放電導致負極碳片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，而塌陷會造成充電過程中鋰離子無法插入；過度充電使過多的鋰離子嵌入負極碳結(jié)構(gòu)，而造成其中部分鋰離子再也無法釋放出來。
鋰離子電池保持性能最佳的充放電方式為淺充淺放。一般60%DOD是100%DOD條件下循環(huán)壽命的2~4倍。
