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Littelfuse推出用于电动汽车@@锂@@离子电池@@@@组的@@先进过温检测解决方案@@

judy — Mon, 22 Jan 2024 07:00:43 +0000

TTape通过提供检测每个锂@@离子电池@@@@过热的@@独特能力@@，带来了电动汽车@@行业的@@革命@@，提高了卓越的@@安全性并延长了电池@@寿命@@。

Littelfuse公司@@ (NASDAQ: LFUS) 是@@一家工业技术制造公司@@@@，致力于为可持续发展@@、互联互通和@@更安全的@@世界提供动力@@。公司@@隆重推出突破性超温检测平台@@TTape™，用于改善锂@@离子电池@@@@系统的@@管理@@。凭借其创新功能和@@无与伦比的@@优势@@，TTape可帮助汽车系统有效控制电池@@过早老化@@，同时@@降低与热失控事故相关的@@风险@@。观看视频@@。

TTape是@@广泛应用@@的@@理想选择@@，包括电动@@/混动汽车@@、商用车辆和@@储能@@系统@@ (ESS)。其分布式温度监控功能可对局部电池@@过热进行灵敏检测@@，从@@而延长电池@@寿命@@@@，并提高电池@@安装的@@安全性@@。

TTape的@@主要优势和@@特点包括@@：

. 电池@@过早老化管理@@：TTape可帮助车辆系统管理电池@@过早老化问题@@，显着降低与热失控相关的@@风险@@。
. 延长电池@@组寿命@@：TTape通过在早期阶段启动温度管理@@，确保电池@@组在更长时@@间内保持可用状态@@。
. 高效的@@多电池@@监控@@：使用单个@@TTape设备即@@可监测多个电池@@@@@@，在出现过温情况时@@更快地向@@BMS发出警报@@。
. 超快响应@@：TTape的@@响应时@@间不到@@一秒@@，可确保更快发出警报@@@@，预示可能出现的@@热失控状况@@。
. 无缝集成@@：无需校准@@。 TTape可与现有@@BMS轻松集成@@，是@@许多电池@@应用@@的@@首选解决方案@@。

此外@@，TTape的@@超薄设计也使其成为保形安装的@@理想选择@@。采用@@单个@@MCU输入@@，分布式温度监控功能大大提高了对局部电池@@过热的@@检测能力@@。这种@@方法可实现有效的@@冷却措施@@，延长电池@@寿命@@，并显著提高电池@@安装的@@安全标准@@。

“TTape有别于@@NTC，是@@Littelfuse产品@@系列的@@重要补充@@。与传统@@NTC设置相比@@，局部电池@@过热检测的@@巨大优势可确保更快地向@@BMS发出警报@@。”Littelfuse全球产品@@经理@@Tong Kiang Poo解释道@@， “TTape平台是@@一种用于电池@@组的@@分布式温度监控设备@@，有助于改进对局部电池@@过热的@@检测@@。它无需校准@@或@@温度查询表@@@@，只需一个@@MCU输入@@，即@@可与当前的@@@@BMS解决方案和@@@@NTC无缝集成@@，从@@而增强对电池@@过热的@@检测功能@@。”

这款突破性产品@@继@@承了@@Littelfuse的@@创新传统@@。它充分利用了公司@@在@@PPTC方面的@@研究@@、设计和@@开发专长@@，带来了倍受业界期待的@@温度监控解决方案@@。

TTape强调安全和@@效率@@，有望改变锂@@离子电池@@@@组市场的@@格局@@。随着整个行业迅速向更可持续@@、更安全的@@能源解决方案迈进@@，Littelfuse的@@TTape等@@产品@@证明了公司@@对创新和@@卓越的@@承诺@@。

供货情况@@

TTape分布式温度监控平台@@ 根据所需长度可提供卷带包装或@@盒装包装@@。可通过@@Littelfuse全球各地的@@授权经销商索取样品@@。如@@需了解@@Littelfuse 授权销商名单@@，可访问@@ Littelfuse.com。

更多信息@@

如@@需了解@@更深入的@@技术信息@@，请访问@@ TTape分布式温度监控平台@@ 产品@@页面@@。如@@需预约讨论您的@@应用@@@@，请联系@@EBU全球产品@@经理@@Tong Kiang Poo： TPoo@littelfuse.com.

关于@@Littelfuse

Littelfuse是@@一家多元化的@@工业技术制造公司@@@@，致力于为可持续发展@@、互联互通和@@打造更安全的@@世界提供动力@@。凭借覆盖超过@@20个国家的@@业务和@@约@@18,000名全球员工@@，我们与客户合作@@，设计和@@交付创新@@、可靠的@@解决方案@@。服务于超过@@100,000家最终客户@@，我们的@@产品@@每天应用@@于世界各地的@@各种工业@@、运输和@@电子终端市场@@。 Littelfuse成立于@@1927年@@，总部位于美国伊利诺伊斯州芝加哥@@。详情请访问@@@@ Littelfuse.com。

东芝@@开发出无钴新型锂@@离子电池@@@@@@ 可在@@5分钟@@内充电@@@@至@@@@80%

judy — Wed, 29 Nov 2023 08:14:47 +0000

当地时@@间周二@@，日本@@东芝@@公司@@宣布@@，开发出了不含金属钴的@@锂@@离子电池@@@@@@，可以@@显著抑制电池@@副反应产生的@@气体@@，从@@而提升@@电池@@性能@@。在测试中@@，新型电池@@可在@@@@5分钟@@内充电@@@@80%，东芝@@表@@示@@@@将争取在@@2028年@@实现商业化@@。该@@公司@@表@@示@@@@，这种@@新型电池@@的@@应用@@范围很广@@，从@@普通的@@电动工具到@@电动汽车@@都可以@@使用@@。

钴和@@镍@@被广泛用作锂@@离子电池@@@@正极@@材料的@@组成部分@@，然而@@，钴是@@一种稀有金属@@，在成本@@稳定性和@@供应链可靠性方面存在潜在问题@@。而东芝@@的@@新型锂@@离子电池@@@@不含钴@@，含镍@@较少@@，在成本@@和@@资源节约方面是@@一种优越的@@解决方案@@。

在锂@@离子电池@@@@中使用@@5V级高电位正极@@材料将提高电池@@电压和@@功率性能@@，但它也有一些缺陷@@：分解产物会催化电解液@@中溶剂@@分解@@，还会产生降低电池@@性能的@@气体的@@副反应@@。而东芝@@声称@@，其新型锂@@离子电池@@@@可显著改善这些问题@@。

东芝@@表@@示@@@@，这种@@新电池@@的@@特点包括支持超快速充电@@@@@@，可在@@5分钟@@内充电@@@@至@@@@80%，以@@及长寿命@@，即@@使在@@60摄氏度高温下充放电@@100次@@循环后@@，容量@@保持率仍高达@@99.2%。

作为锂@@离子电池@@@@的@@主要市场之一@@，汽车行业正在探索高压快充技术@@，已解决用户的@@@@“充电@@焦虑@@”和@@“里程焦虑@@”。且高电压电池@@将减少电池@@模块@@@@所需的@@电池@@@@堆数量@@，降低成本@@@@。

东芝@@的@@研究发现@@，电解液@@在高电位正极@@材料表@@面分解并产生气体@@，并导致金属成分溶解并沉积在负极@@表@@面@@。该@@公司@@利用这些发现开发了一种技术@@，有效地抑制正极@@材料与电解液@@的@@反应@@。

该@@公司@@还开发了一项技术@@，可以@@限制负极@@表@@面失活锂@@离子的@@转移@@，以@@改善电池@@的@@性能和@@寿命@@。通过这些技术的@@结合@@，即@@使使用传统的@@高导电性电解液@@@@，也成功抑制了气体生成@@。

东芝@@研究开发中心纳米材料前沿研究实验室高级研究员@@Yasuhiro Harada表@@示@@：“为了将该@@技术部署到@@汽车用途@@，我们需要增加容量@@才能实现这一目标@@。为了把电池@@做得更大@@，我们还需要大量的@@验证@@，我们认为应该@@从@@技术障碍较低的@@领域开始@@，然后@@瞄准技术障碍较高的@@汽车应用@@@@。关于@@车载电池@@的@@商业化@@，我们会考虑技术进步@@，并与电池@@部门协商@@，验证目标是@@否正确@@。如@@果有任何制造商@@，包括汽车制造商感兴趣@@，我们会一起前进@@。”

文章来源@@@@：财联社@@

艾为电子@@开发出@@SOP封装@@锂@@离子线性充电@@芯片@@@@AW32006ZxxxSPR

judy — Mon, 13 Nov 2023 03:06:17 +0000

艾为电子@@推出专用于用锂@@离子电池@@@@的@@完整的@@恒流恒压线性充电@@芯片@@@@AW32006ZxxxSPR，底部具有一个热增强的@@@@8针@@SOP封装@@，充电@@电流由外部电阻编程决定@@，最大充电@@电流可以@@达到@@@@1000mA，适用于便携式设备@@@@。

AW32006ZxxxSPR系列线性充电@@芯片@@专门设计用于@@USB电源@@规格内工作@@，不需要外部检测电阻@@。内部功率管具备@@28V直流耐压能力@@，通过热反馈调节环路使得芯片在无过热危险的@@情况下充电@@电流最大化@@。同时@@支持充电@@电压固定在@@4.2V/4.35V/4.4V/4.44V，当充电@@电流降至@@外部电阻设定的@@恒流充电@@电流值的@@@@1/10时@@，芯片自动结束充电@@周期@@。当输入@@电源@@@@(壁挂式适配器或@@@@USB电源@@)被移除时@@@@，芯片自动进入低功耗模式@@，将电池@@漏电流降至@@@@2uA以@@下@@。于此同时@@还包括电池@@温度监视@@、欠压锁定@@、自动充电@@@@和@@两个状态脚指示充电@@和@@充电@@终止@@。

特性@@

输入@@端耐压@@28V保护@@
可编程充电@@电流高达@@1A
完整的@@单芯锂@@离子电池@@@@@@SOP8线性充电@@器@@
恒流恒压运行@@，热调节@@，最大限度提高充电@@速度@@，无过热风险@@
预设@@4.2V充电@@电压精度@@@@±1%
自动充电@@@@
充电@@状态有两种状态指示@@，无电池@@和@@电池@@故障指示@@
C/10充电@@终止停机@@
电源@@电流@@55uA
2.9V涓流电流充电@@阈值@@
软启动限制涌流@@
电池@@温度传感@@

典型应用@@@@

应用@@示例@@

可穿戴设备@@：手环@@、耳机@@、音箱@@、智能眼镜@@、电子烟@@

办公设备@@：激光笔@@、削笔刀@@、手写笔@@、加湿器@@

健身配件@@：颈部按摩仪@@、跳绳@@、运动监测@@

NB模块@@：Ni-H电池@@模块@@@@、T-Box

锂@@离子电池@@@@的@@等@@效电路@@@@建模@@

judy — Thu, 24 Aug 2023 07:02:14 +0000

作者@@：Arrow Electronics El Mehdi Harras，来源@@： Arrow Solution微信公众号@@

近年@@来@@，锂@@离子电池@@@@作为最常见的@@储能@@设备@@（电动汽车@@、固定式蓄电池@@@@等@@@@）在许多应用@@中得到@@了@@应用@@@@。它们因其高能量和@@功率密度@@、重量轻@@、工作温度范围宽而广受欢迎@@。然而@@，它们存在内部短路@@和@@热失控等@@潜在的@@安全问题@@。

我们使用@@BMS实时@@监控电池@@状态@@，并确保在不同的@@使用情况下可靠安全地运行@@。BMS还包括其他功能@@，如@@电池@@状态@@、健康状况@@和@@功率估计@@。这些估计依赖于一个好的@@电池@@@@模型@@，我们可以@@将其分为两类@@：

电化学模型基于对底层物理的@@理解和@@从@@内到@@外构建模型@@

等@@效电路@@@@模型@@，使用电路@@来定义不同输入@@电流刺激的@@行为电压近似值@@。

电化学模型很耗时@@@@，通常用于了解电池@@内部的@@反应过程@@，这比其他电池@@模型具有更好的@@准确性@@。等@@效电路@@@@模型@@基于使用电压和@@电流源@@、电容器和@@电阻器的@@电气表@@示@@@@。

SOC相关模型@@

第一个模型基于与电阻器串联的@@电压@@相关电源@@@@（图@@6（a））。它描述了两种情况下的@@锂@@离子电压行为@@：

OCV：当电池@@承受负载时@@@@，开路电压@@（电池@@电压处于静止状态@@）下降@@

当电池@@充电@@@@时@@@@，端子电压上@@升到@@@@OCV以@@上@@@@

这个模型可以@@用两个基本@@方程来描述@@：

z是@@电池@@的@@@@SOC；η是@@库仑效率@@v电荷效率@@；i是@@提供给负载的@@电流@@

该@@串联电阻在模型中的@@存在也意味着功率被电池@@作为热量耗散@@，因此@@能量效率并不完美@@。这是@@一个简单的@@模型@@，适用于许多设计@@，但不适用于大型电池@@组@@，如@@电动汽车@@和@@电网@@存储系统@@。

扩散电压@@模型@@

市场上@@的@@任何电池@@都有一些极化效应@@@@，应该@@对此进行建模@@。极化可以@@定义为由于电流通过电池@@而使电池@@的@@端子电压偏离开路电压@@的@@任何偏离@@。

图@@1举例说明了这一现象@@的@@三个阶段@@：

t=0至@@t=5min：电池@@静止@@（T1）

t=5min至@@t=20min：电池@@承受连续放电电流@@（T2）

t=20min至@@t=60min：负载被移除@@，电池@@处于静止阶段@@（T3）

图@@1：锂@@离子的@@明显极化@@

对于@@该@@模型@@，T3阶段没有@@很好地呈现@@。我们需要强调的@@是@@@@，这种@@现象@@是@@由锂@@离子电池@@@@的@@缓慢扩散过程和@@俗称的@@扩散电压@@引起的@@@@。其效果可以@@使用一个或@@多个并联@@RC子电路@@来近似@@@@。这个新模型@@（图@@6（b））可以@@用以@@下@@方程来描述@@：

我们还可以@@使用图@@形方法轻松地近似模型参数@@：

图@@2：参数近似的@@图@@形方法@@

一旦我们根据温度和@@电荷状态对@@RC支路进行建模@@，模型就可以@@得到@@改进@@，如@@图@@@@6（b）所示@@。

Warburg阻抗@@模型@@

Randles提出了一个包括@@Warburg阻抗@@188足彩外围@@app 的@@等@@效电路@@@@模型@@@@（图@@5（c）），其中@@对电解质@@电阻进行建模@@，是@@对由于负载引起的@@电极@@-电解质@@界面上@@的@@电压@@降进行建模的@@电荷转移电阻@@，是@@模拟电极表@@面电解质@@中电荷积聚效应@@的@@双层电容@@，是@@Warburg阻抗@@。

图@@3：Randles电路@@

Warburg阻抗@@对锂@@离子在电极中的@@扩散进行了建模@@，其频率依赖性@@建模为@@：

其中@@Aw被称为@@Warburg系数@@，取决于电池@@的@@化学性质@@。

Warburg阻抗@@通常通过在某些感兴趣的@@频率范围内串联的@@多并联@@RC电路@@（图@@3）来近似@@。电容器经常被省略@@，因为它至@@少在低频率下具有低影响@@。当使用电化学模型时@@@@，可以@@研究高频下的@@冲击@@。考虑到@@这一点@@，最终模型崩溃为图@@@@6（c）中的@@模型@@基本@@上@@是@@具有@@RC网@@络的@@扩散电压@@模型@@@@。

Warburg阻抗@@通常近似@@。Warburg阻抗@@通常通过在某些感兴趣的@@频率范围内串联的@@多并联@@RC电路@@（图@@3）实现近似@@。电容器经常被省略@@，因为它至@@少在低频率下具有低影响@@。当使用电化学模型时@@@@，可以@@研究高频下的@@冲击@@。考虑到@@这一点@@，最终模型崩溃为图@@@@6（c）中的@@模型@@，该@@模型基本@@上@@是@@具有@@RC网@@络的@@扩散电压@@模型@@@@。

增强型自校正模型@@

从@@现实中的@@测试来看@@，还有另一种现象@@需要建模@@，称为滞后现象@@@@。电池@@的@@这种@@特性@@造成了充电@@@@/放电结束时@@的@@电压@@值与平衡后的@@电压@@值之间的@@失配@@，这取决于电池@@使用的@@最近历史@@。图@@4和@@图@@@@5中显示了一个例子@@，证明了磁滞@@的@@影响@@，以@@确定@@SOC。对于@@3.3V的@@电压@@，SOC可以@@对应于@@20%和@@90%之间的@@任何值@@。

图@@4：SOC与电池@@电压的@@关系@@，显示了磁滞@@现象@@@@

图@@5：SOC与电池@@电压的@@关系@@，显示了磁滞@@现象@@@@的@@证据@@，没有@@OCV

我们需要一个良好的@@磁滞@@模型来了解我们期望的@@完全静止的@@端子电压与开路电压@@的@@不同程度@@。

当在先前的@@模型中包括磁滞@@时@@@@，我们可以@@引入增强的@@自校正单元模型@@，该@@模型结合了所有先前的@@现象@@@@（OCV依赖性@@、扩散电压@@、Warburg阻抗@@、磁滞@@）。图@@6（d）显示了一个具有单个并行@@RC的@@示例@@，但我们可以@@很容易地想象具有@@RC网@@络的@@相同模型@@。

表@@1：电池@@型号和@@主要功能@@

我们可以@@注意到@@@@，每当我们包含电池@@的@@新特性@@时@@@@，我们的@@模型就会变得更加复杂@@。我们已经在@@MATLAB/Simulink中实现了这些模型@@，以@@测试我们可以@@回顾的@@几种类型的@@电池@@@@的@@准确性和@@特性@@@@。

其他模型@@

在介绍不同的@@方法来定义我们模型的@@参数并达到@@良好估计@@SoC、SoH、SOP的@@目的@@之前@@，我们想提到@@的@@是@@@@，还有其他模型@@可以@@改进和@@介绍电池@@的@@某些方面@@，例如@@@@：

蓄电池@@@@自放电@@@@

引入随机噪声@@

多相关参数@@

线性回归模型@@

这些已在表@@@@1中列出并总结@@。这些模型结合了电池@@测试过程中经历的@@不同现象@@@@，并以@@不同的@@形式呈现@@。

图@@6：等@@效电路@@@@模型@@

模型的@@标识@@

在开发@@ECM时@@，需要识别几个参数@@，如@@RC网@@络和@@串联电阻器@@。这些参数随后用于预测电池@@的@@不同状态@@（SoC、SoH、SOP），这些状态受电流@@、温度和@@老化等@@因素的@@影响@@。我们区分了两种主要方法@@，即@@：在线@@，数据的@@处理是@@以@@顺序的@@方式逐个完成的@@@@，而不是@@从@@一开始就可用@@；以@@及离线@@，其中@@整个数据可用于算法@@，该@@算法只能在实验室环境中实现@@，并且@@在服务期间可能逐渐失去保真度@@。在线@@识别方法优于离线识别方法@@。

在线@@方法可分为两大类@@@@，递归方法@@，如@@递归最小二乘法@@（RLS）和@@卡尔曼滤波器家族@@，我们受益于其适应性和@@低计算@@量@@。另一方面@@@@，非递归方法@@@@，如@@优化算法@@，具有良好的@@准确性和@@稳定性@@，但代价是@@高昂的@@计算@@工作量和@@同时@@处理大量数据@@。

表@@2显示了我们将在后面的@@文章中探索的@@三种@@主要方法@@（卡尔曼滤波器族@@、模糊逻辑@@、人工神经网@@络@@）。

表@@2：SoC测定的@@不同技术总结@@

挑战与展望@@

在线@@和@@离线参数识别技术各有优缺点@@。一方面@@，在线@@参数识别通过最小化估计模型和@@测量之间的@@误差@@，在实际运行过程中达到@@最佳参数估计@@，这导致了比离线技术更好的@@适应性和@@鲁棒性@@。尽管如@@此@@，在线@@估计器在高动态剖面下工作时@@显示出局限性@@。此外@@，在线@@技术在相互时@@间常数的@@激励和@@松弛过程中处理电池@@动力学@@，这可能导致电池@@电压预测不佳@@。另一方面@@@@，离线技术不受上@@述限制@@，可以@@捕捉不同操作范围内的@@模型参数和@@变化趋势@@。

深入解析电池@@充电@@@@状态@@ (SOC) 和@@运行状态@@ (SOH) 估计技术@@

judy — Wed, 26 Apr 2023 06:58:12 +0000

基于锂@@离子@@ (Li-ion) 电池@@单元的@@电池@@@@组广泛用于各种应用@@@@，例如@@@@：混合动力汽车@@ (HEV)、电动汽车@@ (EV)、可供日后使用的@@再生能源储存以@@及用于各种目的@@@@（电网@@稳定性@@、调峰和@@再生能源时@@移等@@@@）的@@电网@@能源储存@@。在这些应用@@中@@，测量电池@@单元的@@充电@@状态@@ (SOC)非常重要@@。SOC定义为可用容量@@@@（单位为@@Ah），以@@额定容量@@的@@百分比表@@示@@@@。SOC参数可看作一个热力学量@@，利用它可评估电池@@的@@潜在电能@@。估计电池@@的@@运行状态@@ (SOH) 也很重要@@；SOH以@@新电池@@为比较标准@@，衡量电池@@储存和@@输送电能的@@能力@@。ADI公司@@的@@功率控制处理器@@ADSP-CM419是@@处理本@@文所讨论的@@电池@@@@充电@@@@技术的@@处理器典范@@。

本@@文考察基于库仑计数的@@@@SOC和@@SOH估计所用的@@算法@@，界定了库仑计数的@@技术环境要求@@，并且@@概要阐述了@@SOC和@@SOH参数的@@估计方法@@，具体说来有库仑计数法@@、电压法和@@卡尔曼滤波器法@@，同时@@介绍了多种用于@@SOC和@@SOH估计的@@商业解决方案@@。此外@@，本@@文详细说明了同类最佳的@@@@SOC和@@SOH估计算@@法@@，尤其是@@增强型库仑计数算法@@、通用@@SOC算法和@@扩展卡尔曼滤波器算法@@。最后@@说明了评估程序及所选@@SOC和@@SOH算法的@@仿真结果@@。

深入解析电池@@充电@@@@状态@@ (SOC) 和@@运行状态@@ (SOH) 估计技术@@

未来继@@续向前发展@@：智能电池@@管理@@帮助打造优化设计@@

judy — Mon, 20 Mar 2023 07:10:53 +0000

锂@@离子技术已成为电池@@供电设备的@@动力来源@@@@，与其他化学电池@@@@相比@@，锂@@离子电池@@@@具有很多优势@@。但是@@@@，该@@技术也有缺点@@，那就是@@必须进行妥善管理@@，以@@确保它们安全地充电@@和@@放电@@。本@@188金宝搏@@ 文章将探索锂@@离子技术的@@发展历史与挑战@@，并介绍用于控制运行时@@间@@、灵活性和@@安全性@@的@@智能电池@@系统管理解决方案@@。

在各种可充电@@工具@@、手持设备和@@电动交通工具中@@，锂@@离子电池@@@@十分常见@@。在这些及许多其他应用@@中@@，锂@@离子电池@@@@与其他化学电池@@@@相比@@@@，存在很多优势@@。但请注意@@，要想锂@@离子电池@@@@安全可靠且寿命长@@@@，必须避开充放电模式方面的@@一些陷阱@@。本@@188金宝搏@@ 文章将探讨相关挑战并确定理想的@@解决方案@@。我们还将介绍一种新的@@集成式@@智能电池@@管理@@单芯片解决方案@@，该@@解决方案提供独特功能和@@先进的@@控制能够@@，能够更大限度地提高运行时@@间@@、灵活性和@@安全性@@。

电池@@技术已有@@ 200 多年@@发展历史@@，并会继@@续发展下去@@

电池@@早在@@ 1800 年@@左右就已出现@@，当时@@意大利物理学家亚历山德罗@@·伏@@特通过用浸泡了盐水的@@纸板分隔铜片和@@锌片@@，发明了@@ “伏@@打电堆@@”。但是@@@@，这种@@ “原电池@@@@” 性能下降@@迅速@@，而且@@无法充电@@@@。又过了@@ 59 年@@，采用@@铅@@酸结构的@@可充电@@电池@@@@（也称为@@ “蓄电池@@@@”）问世@@。从@@那时@@开始@@，电池@@技术开始不断发展@@，现如@@今带来了能够长时@@间通话的@@手机@@@@、强大的@@无绳手持工具和@@电动汽车@@@@ (EV)。从@@电动自行车@@到@@电动跑车@@，它们都具有相当不错的@@续航里程@@。立法也是@@一个驱动因素@@。例如@@@@，最早到@@@@ 2024 年@@，加利福尼亚州可能会禁止销售以@@天然气为燃料的@@园林机械@@，无绳电动版本@@是@@唯一合理的@@替代方案@@。

锂@@离子电池@@@@是@@现代设备的@@首选化学电池@@@@@@

在可充电@@移动应用@@中@@，为了获得出色的@@整体性能@@，锂@@离子电池@@@@现在@@是@@最受欢迎的@@电池@@@@类型@@。为什么@@？因为锂@@离子电池@@@@使用寿命长@@@@、储能@@重量比高@@，而且@@要比铅@@酸电池@@更加经济高效@@。锂@@离子电池@@@@还具备@@其他有用的@@特性@@@@，比如@@没有@@@@ “记忆@@” 效应@@、自放电@@小@@，并且@@单个@@ 3.8 V 的@@电池@@@@就能够为许多设计供电@@。

不过@@，该@@技术也有缺点@@。锂@@离子电池@@@@必须受到@@妥善保护@@@@，防止发生电压过高@@、充放电电流过大@@、深度放电@@，以@@及电池@@温度过高@@。如@@果不能满足这些标准@@，可能会发生爆炸或@@火灾@@。下方图@@@@ 1 显示了安培小时@@@@ (Ah) 级电池@@的@@理想安全充电@@模式@@。

如@@图@@@@所示@@@@，锂@@离子电池@@@@的@@典型充电@@过程包含多个阶段@@：

1. 采用@@ “1C” 大小的@@恒定电流@@，将电池@@电量@@充至@@大约@@ 70%。
2. 电池@@电压达到@@@@ 4.2 V，充电@@器切换至@@恒压模式@@。
3. 然后@@，随着电池@@达到@@饱和@@@@，电流不断减小@@。
4. 对于@@传统含钴锂@@电池@@@@，当电流降至@@电池@@@@ Ah 额定值的@@@@ 3%-5% 时@@，便表@@示@@锂@@离子电池@@@@已充满电@@。达到@@该@@阈值后@@，充电@@过程会终止@@，以@@避免电池@@发生性能退化@@。

图@@ 1. 锂@@离子电池@@@@充电@@模式@@

如@@果因为自放电@@而导致电压降至@@另一个阈值电压以@@下@@@@，电池@@可能会进入@@ “循环充电@@@@” 阶段来重新开始充电@@@@，并会对电池@@温度进行持续监测@@，以@@检测任何热应力@@。

安全性至@@关重要@@，但了解容量@@和@@健康状况@@也同样@@重要@@

管理电池@@充放电时@@@@@@，安全性是@@首要考虑因素@@。由于锂@@离子电池@@@@通常用于高度不受控的@@环境@@，比如@@花园和@@家庭工作间@@，因此@@保护@@方法必须稳定可靠@@。此外@@，工具或@@机器应能在寒冷冬季闲置时@@@@，尽可能地保留电量@@@@，并在用户需要再次@@使用时@@@@，能够随时@@准备好以@@最大功率安全地投入使用@@。

对于@@骑乘式割草机等@@需要更高功率的@@应用@@@@，产品@@设计人员提高了电池@@电压@@，以@@扩展电池@@容量@@和@@运行时@@间@@，同时@@保持电流可控@@。现在@@，串联多达@@ 20 个电池@@@@来产生@@ 90 V 或@@更高电压@@的@@情况十分常见@@。一旦出现故障@@，这增加了电击@@、电压击穿和@@高能释放的@@相关风险@@。此外@@，串联意味着@@，整个电池@@@@组的@@运行时@@间和@@寿命取决于最弱的@@电池@@@@@@。针@@对这一情况@@，任何充电@@系统都应该@@确保充电@@模式能够平衡每个电池@@@@上@@的@@应力@@，即@@通过某种方式强制实现各个电池@@@@电量@@相等@@@@。

另一个重要关注点是@@精确了解电池@@的@@剩余电量@@@@ (SOC) 或@@ “电量@@”。当无绳电钻仍显示有电@@，却意外停止工作时@@@@，这只会给使用者带来一点小麻烦@@。但是@@@@，如@@果是@@电动高尔夫球车或@@骑乘式割草机在球道中间意外停止@@，问题就会比较严重@@。SOC 指示颇具挑战性@@，因为电池@@电压并不是@@一个很好的@@衡量指标@@，它取决于温度和@@剩余电量@@@@。

锂@@离子电池@@@@的@@其中@@一个出色特性@@是@@@@，放电电压会一直保持相对平稳@@，直到@@电量@@耗尽@@，但这对于@@作为指示并没有@@帮助@@。解决方案是@@测量实际充入和@@消耗的@@电量@@@@，也就是@@所谓的@@@@ “库仑计量@@”。但是@@@@，正如@@手机@@用户所熟悉的@@@@，该@@技术可能会失去校准@@，因此@@建议偶尔对电池@@进行完全放电@@，以@@ “重置@@” 计算@@。

健康状况@@ (SOH) 也是@@一个有用的@@衡量指标@@。随着时@@间推移@@，以@@及充电@@@@/放电循环次@@数增加@@，锂@@离子电池@@@@的@@容量@@会减少@@。这就意味着@@，100% 电量@@指示所代表@@的@@容量@@和@@运行时@@间会逐渐减少@@。同样@@，电池@@电压也不是@@@@ SOH 的@@一个很好的@@衡量指标@@，但内阻可作为一个指标@@，它根据电压随负载阶跃的@@变化推断而来@@。

通过集成电池@@管理@@@@，增加功能并提升@@价值@@

考虑到@@锂@@离子电池@@@@充电@@控制和@@监测要求的@@复杂性@@，集成式@@智能电池@@管理@@系统@@ (BMS) 是@@一个颇具吸引力的@@解决方案@@。该@@系统可以@@实现为经济高效的@@紧凑型@@ IC，其中@@混合采用@@模拟与数字技术@@，并包括处理器@@、内存和@@接口@@@@。凭借这种@@计算@@能力@@，该@@ IC 能够添加先进的@@功能和@@特性@@@@。这类先进功能示例包括电池@@健康状况@@测定@@、电池@@平衡控制@@、精确库仑计量@@@@、历史数据记录等@@@@。另外@@，该@@ IC 还可以@@整合有线与无线通信功能@@。在互联的@@世界里@@，人们对通信功能的@@需求会不断增长@@。

集成式@@ BMS 可以@@包含多个处理器内核@@@@，以@@处理各种不同的@@应用@@@@，其中@@热门选择是@@时@@钟频率为@@ 50 MHz 的@@ Arm Cortex M0 或@@速度更快的@@@@ 150 MHz M4F。M4F 搭载@@ 128 kB 闪存和@@@@ 32 kB SRAM，是@@ M0 的@@四倍@@，并配备更多通用@@@@ I/O 引脚@@，同时@@其浮点处理技术有助于执行高级算法@@。这两种内核@@都提供@@ UART（通用@@异步接收器@@/发射器@@）、SPI（串行外设接口@@@@）和@@ I2C/SMBus 接口@@，M4F 还具备@@ CAN（控制器局域网@@络@@）。

设计人员可能对@@ ARM® 器件及其编程工具比较熟悉@@，除了用于通用@@功能的@@任何已有嵌入式固件@@，这些器件还支持进行定制@@。例如@@@@，可在@@ SRAM 中记录故障事件以@@进行诊断@@，或@@者可生成数据表@@以@@分析充电@@@@/放电性能@@，并实现@@ SOH 预测性维护@@。

集成式@@ BMS 需要模拟接口@@@@，其中@@包括以@@适当@@ ADC（模数转换器@@）分辨率和@@精度@@进行电池@@电流@@、温度与单个电池@@@@电压监测@@，并且@@能够监测多达@@ 20 个电池@@@@，以@@实现广泛的@@适用性@@。为了确保安全性和@@效率@@，该@@器件应具备电流和@@故障检测功能@@，以@@便触发快速硬件关断@@，从@@而防止电池@@或@@@@ BMS 出现延迟和@@产生应力@@。电流检测接口@@可以@@具备可编程增益@@，以@@便准确地测量较宽范围的@@电池@@@@电流@@，并使用毫欧级低值检测电阻@@，以@@尽可能地减少损耗并缩小尺寸@@。

BMS 通常使用外部背对背功率@@ MOSFET 来控制充电@@电流@@，并在发生过载或@@短路@@的@@必要情况下中断放电电流@@。出于系统通信和@@其他系统考量@@，最好将@@ MOSFET 置于正电压轨或@@@@ “高侧@@” 上@@。这意味着@@，如@@果使用常见的@@@@ N 沟道@@ MOSFET，栅极驱动器电压必须高于充电@@器或@@电池@@的@@电源@@电压@@。不过@@，带有电荷泵电路@@的@@集成式@@@@ BMS 中可以@@满足该@@要求@@。同样@@，BMS IC 可以@@包含降压和@@线性稳压器@@，以@@产生内部和@@外部辅助电源@@轨@@。

例如@@@@，适用于低功耗蓝牙模块@@的@@@@ 3.3 V 应用@@，在该@@应用@@中@@，管理系统必须包含所有这些功能@@，但仍具有低功耗@@。即@@使在@@终端设备关闭后存放时@@@@，BMS 也需要处于休眠模式@@，并提供基本@@的@@电池@@@@电压监测@@。在该@@状态下@@，电流消耗应该@@不超过几微安@@，以@@避免电池@@过度放电@@。

实施@@ BMS 解决方案的@@简单方法@@

Qorvo 电源@@应用@@控制器系列中的@@单芯片集成式@@解决方案提供锂@@离子电池@@@@管理系统需要具备的@@上@@述所有功能@@。首先上@@市的@@是@@@@ PAC22140 和@@ PAC25140 两款器件@@，它们分别采用@@@@ Arm M0 和@@ M4F 内核@@。这些器件支持多达@@ 20 个具有相关高压驱动和@@监测额定值的@@@@电池@@@@。随附固件可以@@实现全面的@@充放电控制和@@监测@@，另外@@还借助算法实现了库仑计量@@和@@@@ 50 mA 电池@@平衡功能@@。Qorvo 为这些器件提供全方位的@@支持@@，其中@@包括软硬件开发套件@@、用于配置和@@监测的@@@@ Windows GUI 以@@及完整文档@@。

文章来源@@@@：Qorvo半导体@@

全新锂@@离子电池@@@@电解液@@@@，-60℃仍可提供@@54％的@@室温容量@@@@

judy — Tue, 14 Feb 2023 03:50:49 +0000

美国马里兰大学化学与生物分子工程系教授@@、极端电池@@研究中心主任王春生团队@@，提出了一种全新的@@电解液@@设计方法@@，将锂@@离子电池@@@@的@@工作温区从@@@@（-20℃，+50℃）扩展到@@@@（-60℃，+60℃）。

今年@@春运一位开电动车回家的@@车主上@@了热搜@@，起因是@@他开的@@特斯拉@@@@model Y，从@@青岛到@@牡丹江约@@2000公里@@的@@路程充了@@14次@@电@@。这主要是@@因为冬季电动车续航严重下降@@@@，特斯拉@@model Y标准续航版标称的@@续航里程是@@@@435公里@@，在青岛的@@续航大概可以@@维持在@@350公里@@左右@@，而进入辽宁省以@@后@@，车辆的@@续航就掉到@@了@@@@240公里@@上@@下@@。

导致续航骤降最大的@@原因就是@@气温@@，现如@@今无论是@@电动汽车@@还是@@智能手机@@@@使用的@@基本@@上@@都是@@锂@@离子电池@@@@@@。当温度降低@@，锂@@离子电池@@@@的@@溶剂@@@@分子之间偶极作用增强@@，使得溶剂@@凝固@@。固化后的@@电解质@@基本@@丧失传导锂@@离子的@@能力@@，限制了锂@@离子与电极作用@@。常规基于碳@@酸酯的@@商用电解液@@在大约@@ -30℃ 的@@低温下就会凝固@@，导致电池@@无法正常工作@@ 。

近日@@，一项针@@对上@@述缺陷的@@研究成果于发表@@@@，美国马里兰大学化学与生物分子工程系教授@@、极端电池@@研究中心主任王春生团队@@，提出了一种全新的@@电解液@@设计方法@@，将锂@@离子电池@@@@的@@工作温区从@@@@（-20℃，+50℃）扩展到@@@@（-60℃，+60℃）。相关论文以@@@@《极端工作条件下锂@@离子电池@@@@的@@电解液@@设计@@》（Electrolyte design for Li-ion batteries under extreme operating conditions）为题发表@@在@@Nature上@@。

当前基于碳@@酸酯的@@电解液@@不能满足锂@@离子电池@@@@@@（LIBs）大部分极端条件下的@@要求@@，因为它们的@@电压@@窗口被限制在@@4.3V，它们的@@工作温度范围很窄@@（-20℃到@@+50℃），而且@@易燃@@。之前的@@研究一般通过引入一系列低凝固点的@@共溶剂@@@@，如@@线性羧酸酯或@@醚@@，来降低电解液@@的@@凝固点@@，从@@而实现低温工作@@。然而@@，这些羧酸酯类和@@醚类的@@电化学稳定性较窄@@。

而此项研究的@@核心是@@筛选具有较低施主数@@（小于@@10）和@@高介电常数@@（大于@@5）的@@溶剂@@@@，从@@而保证锂@@盐的@@解离@@，同时@@最大限度地减小锂@@离子脱溶剂@@化能@@。然后@@研究人员将一种共溶剂@@成分添加至@@电解液@@@@，由于这种@@共溶剂@@具有高还原电位@@，进而在正极@@和@@负极@@@@形成相似的@@富含氟化锂@@的@@界面层@@，并促进正极@@和@@负极@@@@上@@的@@相似的@@嵌锂@@@@/脱锂@@动力学@@。接着利用分子动力学模拟@@，筛选出能够最大程度减小整体和@@界面阻抗@@的@@软溶剂@@和@@共溶剂@@分子@@，从@@而实现快速充放电@@。最后@@，通过匹配正极@@和@@负极@@@@的@@热力学@@（容量@@）和@@动力学@@（阻抗@@），从@@而让@@NMC811||石墨@@电池@@@@可实现快充和@@宽温区充放电@@，而不产生锂@@沉积@@。

电解质@@的@@设计方法@@ 资料来源@@@@：Nature

据介绍@@，使用此种电解质@@设计策略的@@@@NMC811||石墨@@电池@@@@，满足宽温区充放电能力@@（±60℃）、更高电压@@（≥4.5 伏@@）、快速充电@@@@（≤15 分钟@@）、不易燃烧等@@需求@@。面容量@@超过@@2.5mAh/cm2 的@@4.5V NMC811||石墨@@全电池@@在@@-50℃（-60℃）充放电时@@@@，仍能保留@@75％（54％）的@@室温容量@@@@。并且@@，软包电池@@即@@便在@@-30℃、300 次@@循环时@@@@，仍能实现超过@@83%的@@电池@@@@容量@@@@，其平均库伦效率在@@99.9%以@@上@@@@。

本@@研究成果的@@第一作者@@徐吉健表@@示@@@@：“想让锂@@离子电池@@@@在@@极端条件下实现最佳性能@@，不仅要拓宽电池@@的@@工作温区@@，还应兼顾充电@@效率@@、电压窗口和@@安全性@@。因此@@，这次@@的@@新研究可以@@说是@@电池@@领域的@@一次@@重大突破@@。”下一步@@，课题组将进一步设计电解液@@@@，以@@减少电荷转移的@@阻力@@，而不损害离子传导性@@。进一步提高电解液@@的@@离子电导@@，从@@而改善倍率性能@@，实现更好的@@快充性能@@。

参考原文@@：Electrolyte design for Li-ion batteries under extreme operating conditions.

文章来源@@@@：电子工程专辑@@

芯导科技@@推出高耐压@@、800mA电流可调的@@单节锂@@离子电池@@@@线性充电@@@@IC

judy — Mon, 13 Feb 2023 02:56:05 +0000

PLC40561简介@@

PLC40561T是@@一款采用@@小型@@@@SOT23-6封装@@的@@高耐压单节锂@@离子电池@@@@恒定电流@@/恒定电压线性充电@@@@IC。

器件采用@@了内部@@PMOSFET架构@@，内置防倒充电@@路@@@@，不需要额外增加外部隔离二极管@@。PLC40561T充电@@电流和@@停充电@@流可通过@@外部电阻进行设置@@。芯片内部集成热反馈模块@@@@，可对充电@@电流进行自动调节@@，以@@便在大功率操作或@@高环境温度条件下对芯片温度加以@@限制@@。当充电@@电流降低到@@停充电@@流设定值@@，同时@@电池@@电压充至@@设定电压@@，PLC40561T将自动终止充电@@@@。当输入@@电压@@（交流适配器或@@@@USB电源@@）被拿掉时@@@@，PLC40561T自动进入低电流状态@@，将电池@@漏电流降至@@@@1μA 以@@下@@。

应用@@电路@@@@

典型应用@@@@电路@@@@@@

提升@@VIN端电压热插拔@@的@@@@

参考应用@@电路@@@@@@

(推荐值@@：R1=3Ω,C1=2.2uF)

管脚定义@@（顶视图@@@@）

产品@@特点@@

1、功能丰富@@

充电@@过压保护@@@@@@
充电@@完成指示@@
充电@@电流可设置@@
停充电@@流可设置@@
充电@@过温保护@@@@
充电@@电压可选@@
自动再充电@@@@

2、性能优秀@@

小型@@SOT23-6封装@@
32V最大输入@@耐压@@
4.5-5.5V输入@@电压工作范围@@
最大可编程充电@@电流达@@800mA
5.9V的@@输入@@过压保护@@@@功能@@,精度@@±3%
预充电@@电压@@: 精度@@±1%(0-85℃)
静态功耗低至@@@@100nA
停充电@@流可小至@@@@3mA
充电@@电源@@拔出时@@@@<1μA的@@电池@@@@漏电@@
无需外置@@MOSFET、检测电阻器或@@隔离二极管@@

3、应用@@场景@@

1A以@@内充电@@管理@@
24V热插拔@@
300V浪涌等@@级@@
超低成本@@充电@@要求@@
小电池@@涓流充满@@

应用@@领域@@

穿戴类产品@@@@
蓝牙音箱@@@@
小家电@@
GPS
儿童玩具@@
便携式设备@@，各种充电@@器@@

企业@@介绍@@：

上@@海芯导电子科技股份有限公司@@@@(Prisemi)专注于高品质@@、高性能的@@模拟集成电路@@和@@功率器件的@@开发及销售@@，总部位于上@@海市张江科学城@@。

公司@@于@@2009年@@成立@@，至@@今已获国家级专精特新@@“小巨人@@”企业@@、“上@@海市规划布局内重点集成电路@@企业@@@@”、“高新技术企业@@@@”、“上@@海市科技小巨人@@企业@@@@”、“浦东新区重点研发机构@@”、“五大大中华创新@@IC设计公司@@@@”、“十大最佳国产芯片厂商@@”、“上@@海市三星级诚信创建企业@@@@”等@@荣誉资质@@，并已拥有百余项知识产权@@。公司@@已在上@@海证券交易所科创板上@@市@@，股票简称@@"芯导科技@@"，股票代码为@@688230.SH。

芯导科技@@专注于功率@@IC（锂@@电池@@充电@@@@管理@@ IC、OVP过压保护@@@@ IC、音频功率放大器@@、GaN 驱动与控制@@IC、DC/DC电源@@IC等@@）以@@及功率器件@@（ESD、EOS/TVS、MOSFET、GaN HEMT、Schottky等@@）的@@开发及应用@@@@。公司@@在深耕国内市场开拓的@@同时@@@@，积极拓展海外市场@@，目前产品@@已远销欧美日韩及东南亚等@@国家与地区@@，在移动终端@@、网@@络通信@@、安防工控@@、储能@@、汽车电子@@、光伏@@逆变器等@@应用@@领域@@具有卓越的@@产品@@及整体方案优势@@。

改变我们生活的@@锂@@离子电池@@@@@@ | 第五讲@@：为什么@@使用锂@@离子电池@@@@能够为实现可持续发展社会作贡献@@？

judy — Thu, 16 Jun 2022 06:16:34 +0000

本@@系列文章@@，我们在从@@事提高电池@@性能研究@@30多年@@的@@东京工业大学@@特命教授@@菅野了次@@@@先生的@@监修下@@，从@@什么是@@锂@@离子电池@@@@@@@@、到@@被称为@@下一代锂@@离子电池@@@@的@@全固态@@电池@@@@的@@研究状况@@，做一个全面介绍专题@@。

第五讲@@谈谈锂@@离子电池@@@@为实现可持续发展社会作贡献的@@原因@@，以@@及替换铅@@蓄电池@@@@的@@优点@@、再循环方法@@、未来的@@可能性@@。

1. 环境负荷小的@@锂@@离子电池@@@@@@

为什么@@说锂@@离子电池@@@@@@“可以@@为实现可持续发展社会作贡献@@”呢@@？原因之一是@@因为通过将锂@@离子电池@@@@用于各种用途@@，“电气化@@”得到@@普及@@，石油@@和@@燃气等@@化石能源的@@用量减少@@，有助于抑制全球变暖@@。

另一方面@@@@，因为制造时@@所用材料里不使用镉@@@@、铅@@、汞等@@物质@@，所以@@@@人们说锂@@离子电池@@@@环境负荷小@@。镉@@、铅@@和@@汞等@@物质@@原来就存在于自然界@@，并不会对自然环境本@@身带来太大的@@影响@@。但是@@@@，如@@果过分摄取据说可能会对生物造成危害@@。制造锂@@离子电池@@@@的@@材料里所用的@@主要物质是@@锂@@@@、碳@@、锰@@、镍@@、钴等@@环境负荷较低的@@物质@@。

2. 从@@铅@@蓄电池@@@@换成锂@@离子电池@@@@的@@优点@@

人们经常将锂@@离子电池@@@@与铅@@蓄电池@@@@作比较@@。电池@@按产生电能的@@能源种类分为@@“化学电池@@@@”、“物理电池@@@@”和@@“生物电池@@@@”三大类@@。

“化学电池@@@@”是@@通过内部的@@化学反应来产生并取出电能的@@电池@@@@@@，分为干电池@@等@@一次@@性的@@@@“一次@@电@@池@@”、可以@@充电@@@@、反复使用的@@@@“二次@@电@@池@@”和@@持续取出通过化学反应产生的@@电能的@@@@“燃料电池@@@@”三种@@。人们经常将锂@@离子电池@@@@与铅@@蓄电池@@@@作比较@@，而这两种电池@@都被分类为@@“化学电池@@@@”的@@“二次@@电@@池@@”。

电池@@的@@分类@@

虽然同为二次@@电@@池@@@@，但从@@所用的@@材料来看@@，锂@@离子电池@@@@比铅@@蓄电池@@@@的@@环境负荷小@@。但因为铅@@是@@在世界上@@容易获取的@@物质@@，所以@@@@铅@@蓄电池@@@@的@@价格比锂@@离子电池@@@@还要低@@，而且@@其技术已基本@@成熟@@，具有高可靠性@@，基于这些优点@@，所以@@@@被广泛用于汽车电池@@等@@众多领域和@@用途@@。

但是@@@@，今后@@使用锂@@离子电池@@@@的@@场景将越来越多@@，现在@@使用铅@@蓄电池@@@@的@@产品@@也会渐渐地换成锂@@离子电池@@@@@@。不使用铅@@蓄电池@@@@而使用锂@@离子电池@@@@有下面几个优点@@。

环境方面的@@优点@@

过分摄取铅@@可能会对生物造成危害@@，而制造锂@@离子电池@@@@的@@主要材料@@——锂@@、碳@@、锰@@、镍@@、钴等@@物质对环境的@@负荷小@@@@。所以@@@@，可以@@说在环境方面@@，锂@@离子电池@@@@比铅@@蓄电池@@@@更具有优点@@。

性能方面的@@优点@@

锂@@离子电池@@@@比铅@@蓄电池@@@@的@@能量密度高@@、强力@@。能量密度是@@表@@示@@从@@一定质量或@@容积里能取出的@@能量大小的@@数值@@，可以@@说数值越大电池@@性能越高@@。按单位重量@@（体积@@）来比较此能量密度的@@话@@，铅@@蓄电池@@@@约为@@25〜50Wh/kg（50〜100Wh/L）；锂@@离子电池@@@@约为@@100〜250Wh/kg（200〜700Wh/L）。

另外@@，化学电池@@@@会@@“自放电@@”，不用时@@内部会发生少量的@@化学反应@@，电量@@逐渐减少@@。而锂@@离子电池@@@@不自放电@@@@，所以@@@@电池@@不易老化@@、耐用@@。

3. 锂@@离子电池@@@@可以@@再循环吗@@？

在日本@@@@，有关电池@@的@@再利用@@，有改变还留有容量@@的@@电池@@@@的@@用途的@@案例@@（再使用@@）；在工厂从@@完全无法使用的@@电池@@@@取出有用资源@@，进行再循环的@@案例@@。

日本@@的@@电池@@@@再使用@@和@@再循环方法@@示例@@

改变用途后再使用@@@@

譬如@@说电动汽车@@@@，如@@果充电@@一次@@后可以@@行驶的@@距离变短@@，就会被判断为电池@@已老化@@。可是@@因为车用锂@@离子电池@@@@很大@@，容量@@也大@@，即@@使无法用于汽车@@，也还留有相当多的@@容量@@@@。因此@@，可以@@将这些电池@@原封不动或@@更换@@、修理部分零件后用于其他用途@@；

再循环有用资源@@

已确立铅@@蓄电池@@@@等@@的@@再循环过程@@，但锂@@离子电池@@@@的@@再循环还处于开发中的@@阶段@@。一般来说@@，在工厂从@@使用后的@@废弃电池@@取出有用资源时@@@@，通过预处理将金属和@@塑料等@@分开@@，分离正极@@的@@原料@@。锂@@离子电池@@@@正极@@的@@材料是@@稀有金属锂@@和@@钴@@，如@@果再循环技术成熟@@，可以@@有效利用这些稀有金属@@。但是@@@@运用现在@@的@@技术进行再循环的@@成本@@还太高@@，这是@@一个课题@@。

4. 为可持续发展社会作贡献的@@锂@@离子电池@@@@@@

在现代社会里@@，石油@@、煤炭和@@天然气体等@@化石燃料作为能源@@，发挥着很大的@@作用@@。但是@@@@，化石燃料存在资源枯竭和@@排放二氧化碳@@等@@问题@@。今后@@，为了实现可持续发展社会@@，“摆脱化石燃料@@”是@@很重要的@@@@。作为解决措施之一引人注目的@@是@@@@“电气化@@”。如@@果将电能作为动力源的@@产品@@增加的@@话@@，燃烧化石燃料产生能源的@@情况可能会减少@@。

例如@@@@将锂@@离子电池@@@@作为电动汽车@@的@@能源就比边燃烧化石燃料@@、排放废气边行驶的@@汽车@@，对环境的@@负荷小@@。

另外@@，还在推进利用锂@@离子电池@@@@降低环境负荷的@@智能城市构想@@。例如@@@@千叶县柏市的@@@@“柏之叶智能城市@@”利用太阳能发电和@@锂@@离子电池@@@@等@@@@，架构@@分散型供电网@@@@，为整座城市有效利用电力作贡献@@。其他有关利用锂@@离子电池@@@@建设可持续发展社会方面@@，各种实验正在日本@@@@各地的@@社区展开@@。

另一方面@@@@，也不能单纯地断言@@“电气化@@＝关爱环境@@”。即@@使电气化@@@@，在发电过程中也可能继@@续使用化石燃料@@，所以@@@@同时@@增加引进可再生能源等@@很重要@@。另外@@，在锂@@离子电池@@@@的@@部分制造工艺序中使用可能对环境和@@人体健康有影响的@@@@NMP溶剂@@。已在开展溶剂@@的@@再利用和@@关爱环境@@地去除溶剂@@的@@举措@@，但还需要减少用量和@@切换为替代溶剂@@等@@进一步的@@举措@@。

5. 锂@@离子电池@@@@会带来一个什么样的@@未来@@？
从@@1970年@@代@@开始研究的@@锂@@离子电池@@@@即@@使能稳定使用@@，也应通过研究新材料等@@来提高性能@@。今后@@，锂@@离子电池@@@@的@@用途将不断增加@@，未来的@@世界是@@怎样一个世界呢@@@@？

锂@@离子电池@@@@的@@普及历史@@

至@@今为止@@，随着锂@@离子电池@@@@的@@性能提高@@，诞生了各种设备@@。1991年@@在世界上@@首次@@实现了锂@@离子电池@@@@的@@商品化@@，发售了装载锂@@离子电池@@@@的@@手机@@@@。此后@@，广泛用于摄像机@@、智能手机@@@@、无人机和@@电动汽车@@等@@各种用途@@。电脑@@和@@智能手机@@@@变得更为便利@@、易于使用@@，可以@@说正因为锂@@离子才使电脑@@和@@智能手机@@@@如@@此融入我们的@@生活@@。

今后@@，如@@果锂@@离子电池@@@@的@@性能进一步得到@@提高@@，电动汽车@@可能会进一步普及@@，而且@@电动飞机等@@新的@@移动工具也可能实用化@@。另外@@，在医疗领域也已在使用锂@@离子电池@@@@@@。例如@@@@：如@@果手术所用的@@各种医疗器械能用电池@@驱动@@，则能便于携带运送@@，或@@许可在@@发生事故的@@现场立即@@做紧急手术@@。

锂@@离子电池@@@@具有无限的@@可能性@@。它不仅方便了我们的@@生活@@，还可以@@说是@@具有改变社会状态的@@重大影响的@@工具@@。

文章来源@@@@：Murata村田中国@@

锂@@离子电池@@@@

改变我们生活的@@锂@@离子电池@@@@@@ | 第四讲@@：什么是@@全固态@@电池@@@@@@？实用化的@@可能性有多大@@？

judy — Tue, 31 May 2022 07:28:10 +0000

第四讲@@聚焦于被称为@@@@“下一代电池@@@@”的@@“全固态@@电池@@@@”，它具有锂@@离子电池@@@@相似的@@特点@@，我们将谈谈它与现在@@的@@锂@@离子电池@@@@的@@区别@@、所设想的@@用途和@@走向实用化的@@课题等@@@@。。

1. 什么是@@全固态@@电池@@@@@@？

如@@其名所示@@@@，全固态@@电池@@@@是@@构成电池@@的@@所有部件均是@@@@“固态@@”的@@电池@@@@。锂@@离子电池@@@@等@@二次@@电@@池@@@@（可以@@充电@@@@、反复使用的@@@@电池@@@@）基本@@上@@由以@@金属为材料的@@两个电极@@（正极@@和@@负极@@@@）以@@及充满其间的@@电解质@@构成@@。传统二次@@电@@池@@的@@电解质@@使用液体@@，而全固态@@电池@@@@的@@电解质@@使用固体@@。

电解质@@成为固体后@@，可望推出容量@@比锂@@离子电池@@@@大@@、高功率的@@电池@@@@@@。另外@@，通过使电解质@@成为固体后@@@@，还具有比锂@@离子电池@@@@安全的@@优点@@，装载于电动汽车@@等@@的@@可能性也引人注目@@。

全固态@@电池@@@@如@@果能够实用化@@，将具备各种优点@@。现在@@，各家公司@@正在为大量供应进行产品@@开发和@@量产化而互相激烈竞争@@。

2. 全固态@@电池@@@@的@@工作原理@@

有关从@@电池@@取出电能的@@工作原理@@，全固态@@电池@@@@与锂@@离子电池@@@@几乎相同@@。金属被用作为电极材料@@，离子通过电解质@@在正负极@@之间移动@@，从@@而产生电的@@流动@@。

全固态@@电池@@@@与锂@@离子电池@@@@之间的@@主要区别在于电解质@@是@@否固体@@。如@@果电解质@@是@@液体@@，则有隔开正极@@和@@负极@@@@的@@隔膜@@，防止正极@@侧的@@液体和@@负极@@侧的@@液体急剧混合@@，而如@@是@@固态@@电解质@@@@，就不需要隔膜@@。

全固态@@电池@@@@研究的@@关键在于找到@@和@@开发固体材料@@。以@@前@@，没有@@找到@@离子能在内部移动@@，使足够的@@电向电极流动的@@固体材料@@，找到@@后全固态@@电池@@@@的@@开发日益活跃@@。通过将电解质@@从@@液体变为固体@@，离子在电池@@内频繁移动@@，可以@@实现比锂@@离子电池@@@@容量@@大@@、功率高的@@电池@@@@@@。

3. 全固态@@电池@@@@的@@种类@@

全固态@@电池@@@@按其制造方式被分类为@@“堆积型@@”和@@“薄膜型@@”两大类@@，能储存的@@能量的@@量不同@@。

堆积型@@全固态@@电池@@@@的@@特点@@：

粉体@@（粉和@@粒子等@@集聚的@@物质@@）被用作为电极和@@电解质@@的@@材料@@。可以@@制作能储存更多能量的@@大容量@@电池@@@@。设想主要用于电动汽车@@等@@大型物体@@；

薄膜型@@全固态@@电池@@@@的@@特点@@：

是@@以@@在真空状态下在电极上@@堆积薄膜状电解质@@的@@方式制造的@@电池@@@@@@。能储存的@@能量少@@，无法输出大容量@@@@。但有循环寿命长@@@@、易于制造等@@优点@@。因是@@小型@@@@，所以@@@@适合用于传感器@@等@@@@小型@@设备@@。

4. 与锂@@离子电池@@@@的@@区别@@，全固态@@电池@@@@的@@优点@@

作为下一代二次@@电@@池@@得到@@期待的@@全固态@@电池@@@@有以@@下@@所示@@的@@各种优点@@：

能耐低温至@@高温@@：

因为锂@@离子电池@@@@的@@电解质@@使用可燃性有机溶剂@@@@（溶化不溶于水的@@物质的@@液体@@），所以@@@@担心在高温环境下的@@使用@@。而全固态@@电池@@@@的@@电解质@@不使用可燃性材料@@，所以@@@@在更高温度下也可使用@@。

而且@@，在低温下液体电解质@@中有时@@离子移动会变得迟钝@@，电池@@性能会下降@@@@，电压也会下降@@@@。而低温下固体电解质@@也不会像液体般地结冻@@，所以@@@@内部的@@电阻并不怎么上@@升@@，电池@@性能也并不怎么下降@@@@。

可以@@快速充电@@@@@@：

耐高温的@@优点在快速充电@@@@时@@也很有利@@。越是@@快速充电@@@@@@，电池@@的@@温度越高@@，耐高温的@@全固态@@电池@@@@能比现在@@的@@锂@@离子电池@@@@更快速地充电@@@@。

寿命长@@：

电池@@的@@寿命因电解质@@的@@性质而异@@。因为锂@@离子电池@@@@不利用其他二次@@电@@池@@似的@@电池@@@@反应@@，所以@@@@电极老化少@@，寿命长@@，但是@@@@长期使用时@@还是@@可见电解质@@的@@老化@@。在这一点上@@@@，因为全固态@@电池@@@@的@@电解质@@比液体的@@老化更少@@，所以@@@@可进一步延长寿命@@。

形状的@@自由度高@@：

为了防止液体漏出@@，液体电解质@@在结构上@@有限制@@，而全固态@@电池@@@@因为没有@@这种@@限制@@，所以@@@@易于小型@@化@@、薄型化@@，还可叠合@@、折弯使用@@，可以@@各种形状使用@@。

5. 全固态@@电池@@@@的@@用途@@

所设想的@@全固态@@电池@@@@的@@用途@@@@

全固态@@电池@@@@的@@另一个备受期待的@@用途是@@电动汽车@@@@。现在@@，锂@@离子电池@@@@被用于电动汽车@@@@，如@@果使用全固态@@电池@@@@@@，则因为不含可燃性有机溶剂@@@@，所以@@@@可望降低由事故引起的@@起火等@@风险@@。另外@@，现在@@的@@电动汽车@@与加汽油相比@@，充电@@较花时@@间@@，如@@果使用全固态@@电池@@@@@@，则能更快速地充电@@@@。

另外@@，积极推进全固态@@电池@@@@实用化的@@原因之一是@@可以@@弥补锂@@离子电池@@@@具有的@@不耐高温的@@弱点@@。如@@果利用耐热的@@特点@@，便可以@@直接焊接在电子基板上@@@@，所以@@@@设想可用于电子设备的@@备份电源@@和@@@@IoT传感器@@等@@@@。如@@果用于电脑@@和@@智能手机@@@@等@@@@，便可实现更长时@@间@@、更有力地工作@@。

而且@@，与锂@@离子电池@@@@相比@@，因为可以@@实现更大容量@@@@、更大功率@@，所以@@@@可望用于飞机和@@船舶等@@@@，而且@@因为能适应从@@高温至@@低温的@@温度变化@@，所以@@@@还可望用于在宇宙空间所用的@@设备等@@@@。

6. 全固态@@电池@@@@的@@安全性@@

因为锂@@离子电池@@@@将易于汽化的@@有机溶剂@@用作为电解质@@@@，所以@@@@人们担心在高温环境下的@@使用@@。另外@@，使用液体电解质@@时@@@@，为了不造成正极@@和@@负极@@@@因冲击而直接接触的@@状态@@（短路@@），需使用将正极@@和@@负极@@@@隔开的@@隔膜等@@@@。

因为全固态@@电池@@@@的@@电极被固体隔开@@，所以@@@@不易发生短路@@@@，并因为使用耐热性高的@@电解质@@@@，所以@@@@可以@@在更高温度下使用@@。虽说如@@此@@，因为电池@@均是@@@@“能源罐头@@”，所以@@@@全固态@@电池@@@@也有风险@@。可能会因某种原因@@，电极发生短路@@@@，所以@@@@使用操作时@@需要小心谨慎@@。

7. 走向全固态@@电池@@@@实用化的@@课题@@

现在@@正以@@在@@2020年@@代@@上@@半叶实现全固态@@电池@@@@的@@实用化为目标@@，研发更高性能的@@固态@@电解质@@材料@@。而为了实用化@@，需要解决以@@下@@所示@@的@@课题@@：

固态@@电解质@@的@@课题@@：

为了让电池@@发挥高性能@@，电极和@@电解质@@需要始终靠紧@@。因为液体电解质@@的@@形状始终可变@@，所以@@@@即@@使电极有些许变化也能一直靠紧@@。而固体之间难以@@始终靠紧@@，这是@@一个课题@@。

电极物质的@@课题@@：

与现有的@@锂@@离子电池@@@@相比@@，要大幅提高全固态@@电池@@@@的@@能量密度@@，需要开发在相同重量@@、大小下能储存更多电力的@@电极@@。

制造工艺的@@课题@@：

因为电解质@@从@@液体变为固体@@，所以@@@@需要与锂@@离子电池@@@@不同的@@制造工艺@@。

例如@@@@，全固态@@电池@@@@根据材料有氧化物系@@、硫化物系@@、氮化物系等@@@@，主流之一的@@硫化物系@@全固态@@电池@@@@所用的@@固态@@电解质@@具有即@@使碰上@@空气中的@@水分也会变质的@@不耐水的@@性质@@。所以@@@@，要求严格的@@水分管理的@@全固态@@电池@@@@生产需要干燥室等@@专用设备@@。

如@@上@@所述@@，对于@@作为能进一步提高锂@@离子电池@@@@性能的@@电池@@@@得到@@期待的@@全固态@@电池@@@@@@，现在@@正在各家企业@@中开展走向实用化的@@举措@@。另一方面@@@@，锂@@离子电池@@@@也在范围广泛的@@领域大显身手@@。

下一讲@@，我们将谈谈锂@@离子电池@@@@为实现可持续发展社会发挥什么作用@@. 敬请期待@@！

文章来源@@@@： Murata村田中国@@

改变我们生活的@@锂@@离子电池@@@@@@ | 第三讲@@：获得诺贝尔奖@@以@@及锂@@离子电池@@@@的@@普及史@@

judy — Mon, 30 May 2022 03:45:37 +0000

这里是@@第三讲@@@@，谈谈锂@@电池@@发明获得诺贝尔奖@@的@@事儿以@@及锂@@离子电池@@@@的@@普及史@@。

监修人@@：菅野了次@@@@

东京工业大学@@ 科学技术创成研究院@@ 特命教授@@（名誉教授@@）

菅野了次@@@@先生于@@1980年@@大阪大学研究生院理学研究科无机及物理化学专业课程结业@@。1985年@@成为理学博士@@。任神户大学理学部副教授后@@，2001年@@任东京工业大学@@研究生院综合理工学研究科教授@@，2016年@@任该@@大学物质理工学院教授@@，2018年@@任该@@大学科学技术创成研究院@@教授@@、全固态@@电池@@@@研究组组长@@，2021年@@任该@@科学技术创成研究院@@特命教授@@@@、全固态@@电池@@@@研究中心主任@@。

1. 锂@@离子电池@@@@研发还获得了诺贝尔奖@@@@

2019年@@诺贝尔化学奖颁予了为锂@@离子电池@@@@的@@研发做出贡献的@@工程师吉野彰@@、物理学家约翰@@·古迪纳夫@@、化学家斯坦利@@·惠廷厄姆三位研究人员@@。

锂@@离子电池@@@@为何会在世界上@@受到@@如@@此关注@@，甚至@@获得了诺贝尔奖@@@@？

可以@@说其原因就在于锂@@离子电池@@@@的@@实用化@@，不仅在电池@@发展史上@@@@，在人类历史上@@也有着重要的@@意义@@。

如@@果像锂@@离子电池@@@@这样小型@@轻量的@@二次@@电@@池@@没有@@实用化@@，大家所用的@@智能手机@@@@和@@电脑@@可能就不会像现在@@这么小@@。电动汽车@@充一次@@电@@能开的@@距离也会很短@@，实用化就可能遥遥无期@@。其他像现在@@不仅在航空拍摄@@，在高空巡视@@、物流运输等@@各个领域都看好的@@无人机之类的@@新工具可能也不会问世@@@@。

锂@@离子电池@@@@实现了铅@@蓄电池@@@@@@、镍@@镉@@电池@@@@和@@镍@@氢电池@@难以@@达到@@的@@小型@@轻量化@@，孕生出了甚至@@能改变社会机制的@@各种工具@@。诺贝尔奖@@颁予三位研究人员@@，不单是@@表@@彰他们在电池@@开发领域的@@贡献@@，也包含这种@@对人类社会发展的@@贡献@@。

其实在获得诺贝尔奖@@之前@@，锂@@离子电池@@@@在@@2014年@@曾获得被誉为工程学界诺贝尔奖@@的@@@@“查尔斯@@·斯塔克@@·德拉普尔奖@@”。表@@彰约翰@@·古迪纳夫@@、西美绪@@、Rachid Yazami、吉野彰为锂@@离子电池@@@@的@@普及和@@基本@@结构开发做出的@@贡献@@。

2. 锂@@离子电池@@@@的@@历史@@

可以@@说在人类历史上@@留下浓墨重彩的@@一笔的@@重大发明@@——锂@@离子电池@@@@是@@如@@何问世@@的@@呢@@@@？

将锂@@用于电池@@的@@技术是@@@@1976年@@由当时@@美国石油@@公司@@的@@技术人员惠廷厄姆提出的@@@@。那时@@的@@结构为正极@@材料使用二硫化钛@@，负极@@材料使用锂@@@@。然而@@二硫化钛与锂@@组合的@@电池@@@@无法作为二次@@电@@池@@稳定地工作@@。因此@@锂@@电池@@作为钓鱼用的@@浮标电池@@和@@一次@@性相机的@@闪光灯电源@@等@@不能充电@@的@@一次@@电@@池@@实用化@@。

到@@了@@1980年@@，研究锂@@电池@@的@@古迪纳夫@@提出了用钴酸锂@@作为正极@@材料@@，次@@年@@吉野提出钴酸锂@@正极@@与碳@@基材料负极@@的@@组合方式@@。

1983年@@古迪纳夫@@证实廉价的@@锰@@酸锂@@也能用作正极@@材料@@，其后吉野发明了@@正负极@@之间离子稳定移动的@@技术@@，奠定了锂@@离子电池@@@@作为二次@@电@@池@@实用化的@@基础@@。

到@@了@@1990年@@代@@，手机@@、笔记本@@电脑@@@@等@@个人设备所用的@@锂@@离子电池@@@@上@@市发售@@。最初被手机@@行业所用@@，其后广泛用于便携式音响@@、笔记本@@电脑@@@@。采用@@锂@@离子电池@@@@的@@原因在于因设备本@@体小型@@化@@，所需电压下降@@@@，原本@@需要@@5.5V现在@@只需@@3V。由此与使用三节只能输出@@1.25V电压的@@镍@@镉@@电池@@@@相比@@，使用一节能输出@@3V以@@上@@@@电压的@@锂@@离子电池@@@@效率更好@@。

继@@90年@@代@@信息技术相关商品的@@移动化之后@@，2006年@@后的@@@@ET（Environment&Energy）革命推动了电动汽车@@需求高涨@@，具有适合电压高@@、能量密度大@@等@@汽车用二次@@电@@池@@性能的@@锂@@离子电池@@@@也被用于电动汽车@@相关用途@@。

就这样锂@@离子电池@@@@被广泛用于各种商品@@，随着产量的@@增加@@，成本@@下降@@@@，使用场景@@越来越广@@。

3. 让锂@@离子电池@@@@得以@@普及的@@电池@@@@寿命@@

锂@@离子电池@@@@被广泛采用@@的@@原因可以@@说也在于与其他的@@二次@@电@@池@@相比@@，寿命长@@这一特点@@。那么锂@@离子电池@@@@的@@寿命到@@底比其他电池@@长多少呢@@@@？

有几个因素决定电池@@的@@寿命@@。锂@@离子电池@@@@在@@放电时@@@@，其反应与其他的@@二次@@电@@池@@发生的@@电池@@@@反应有所不同@@，因此@@锂@@离子电池@@@@电极老化少@@。此外@@能反复充放电@@，自放电@@小@@也是@@延长寿命的@@因素@@。

如@@果用数值来表@@示@@电池@@寿命@@，使用循环次@@数和@@日历寿命@@。循环次@@数表@@示@@如@@果将电池@@从@@放电到@@极限@@，充电@@量衰减到@@@@0％的@@状态充满电到@@@@100％，然后@@完全放电到@@@@0％的@@状态作为一个循环@@，能反复充放电的@@次@@数@@。日历寿命表@@示@@电池@@在规定的@@充电@@状态下即@@使搁置也能使用的@@时@@间@@。

电池@@厂家@@、产品@@、工作环境和@@状况@@、维护条件等@@各种因素影响着这些表@@示@@电池@@寿命的@@数值@@，不能一概而论地归究于某一个@@。例如@@@@从@@经济产业省发布的@@@@“蓄电池@@@@战略@@”资料来看@@，铅@@蓄电池@@@@的@@循环次@@数为@@3,150次@@，日历寿命为@@17年@@，镍@@氢电池@@的@@循环次@@数为@@2,000次@@，日历寿命为@@5～7年@@，锂@@离子电池@@@@的@@循环次@@数为@@3,500次@@，日历寿命为@@6～10年@@。

由此来看@@，虽然铅@@蓄电池@@@@的@@寿命比锂@@离子电池@@@@更长@@，但看它装到@@汽车上@@就知道了@@，铅@@蓄电池@@@@又大又重@@，与锂@@离子电池@@@@在@@大小和@@重量上@@根本@@无法相比@@。

4. 发展着的@@锂@@离子电池@@@@@@

锂@@离子电池@@@@的@@基本@@构成虽然自@@1983年@@吉野发明正负极@@之间离子稳定移动的@@技术并无多大改变@@，但在材料和@@能储蓄的@@电量@@@@、重量上@@有了改进@@。

正极@@材料从@@采用@@@@1980年@@古迪纳夫@@提出的@@钴系锂@@@@，到@@采用@@锰@@系@@、镍@@系@@、铁系等@@材料@@，可见成本@@下降@@@@和@@循环寿命的@@变化@@。

至@@于材料之外的@@其他方面@@，为了能更多地储蓄电量@@@@，电池@@内尽量装入材料@@，装电池@@材料的@@外壳从@@不锈钢改为叠层以@@期轻量化等@@@@，各个部分都不断改良至@@今@@。

综上@@所述@@、电池@@在研究人员的@@不懈努力下@@，技术不断发展和@@成熟@@。

下一讲@@，我们将谈谈被认为最有希望成为下一代电池@@@@的@@@@“全固态@@电池@@@@”. 敬请期待@@！

改变我们生活的@@锂@@离子电池@@@@@@ | 第二讲@@：锂@@离子电池@@@@的@@优点和@@充电@@时@@的@@注意事项@@

judy — Thu, 19 May 2022 06:20:44 +0000

这里是@@第二讲@@@@，谈谈锂@@离子电池@@@@的@@优点和@@用在我们生活中的@@哪些地方@@，以@@及如@@何才能用得更长久@@。

监修人@@：

菅野了次@@@@

东京工业大学@@ 科学技术创成研究院@@ 特命教授@@（名誉教授@@）

1. 使用锂@@离子电池@@@@的@@优点@@

与铅@@蓄电池@@@@等@@其他电池@@相比@@，锂@@离子电池@@@@在@@安全和@@功能方面具有很多优点@@。

主要优点如@@下@@：

比其他电池@@小@@，能量密度大@@

如@@锂@@离子电池@@@@般能反复充电@@使用的@@二次@@电@@池@@除了铅@@蓄电池@@@@外@@，还有镍@@氢电池@@@@、镍@@镉@@电池@@@@等@@@@。与这些电池@@相比@@，锂@@离子电池@@@@更显然的@@优点是@@小@@、轻且能量密度大@@@@。

对同尺寸的@@这些电池@@的@@特点做一个比较的@@话@@，铅@@蓄电池@@@@的@@输出电压只能达到@@@@2.1V，镍@@氢电池@@为@@1.2V，镍@@镉@@电池@@@@为@@1.25V。而锂@@离子电池@@@@则能输出@@3.2～3.7V的@@高电压@@。

经得起反复充放电@@

与其他的@@二次@@电@@池@@不同@@，锂@@离子电池@@@@不利用化学反应产生电@@，因此@@电极的@@老化比其他的@@二次@@电@@池@@少@@，非常经得起反复充放电@@@@。

能快速充电@@@@@@

锂@@离子电池@@@@的@@一个很大的@@特点是@@能快速充电@@@@@@@@。不过@@锂@@离子电池@@@@以@@外的@@其他二次@@电@@池@@也能短时@@间快速充电@@@@@@，但镍@@氢电池@@@@、镍@@镉@@电池@@@@因难判断电是@@否充满@@，故未能实用化@@。而锂@@离子电池@@@@能由充电@@器判断已充满@@，故得以@@实用化@@。

支持无线充电@@@@

与快速充电@@@@一样@@，锂@@离子电池@@@@以@@外的@@二次@@电@@池@@也能够不用充电@@电缆进行无线充电@@@@。不过@@因为无线充电@@技术的@@研发成功于@@2007年@@，是@@一项比较新的@@技术@@，故被用于估计市场前景较好的@@锂@@离子电池@@@@@@。今后@@将研发电动汽车@@只要在停车场停车就能充电@@的@@系统@@。

锂@@离子电池@@@@自放电@@小@@@@

电池@@即@@使闲置不用@@，电量@@也会损耗@@，这种@@现象@@称为@@“自放电@@”现象@@。例如@@@@，汽车一个多月没开@@，想开时@@@@，会出现电压低打不着火的@@现象@@吧@@。而造成这种@@所谓@@“电池@@没电@@”状态的@@原因就是@@自放电@@@@。

自放电@@是@@电池@@尽管闲置不用也会一点点地发生化学反应而造成的@@@@。而锂@@离子电池@@@@采用@@的@@反应机制与其他的@@二次@@电@@池@@发生的@@电池@@@@反应有所不同@@，因此@@锂@@离子电池@@@@几乎不产生自放电@@@@。

装载了锂@@离子电池@@@@的@@智能手机@@@@@@、电脑@@尽管不用电池@@也会损耗@@。这是@@因为电源@@并没有@@完全断开@@，仍在消耗着微量电能以@@便能够立即@@唤醒屏幕@@。

2. 在我们生活中锂@@离子电池@@@@被用于哪些用途@@？

在我们的@@身边有很多用电来驱动的@@工具@@。充分利用锂@@离子电池@@@@体积@@小能量密度大@@的@@优点@@，装载于各种设备@@。

尤其是@@智能手机@@@@@@、电脑@@、数码相机等@@能小型@@轻量化@@、长寿命化也在于使用了锂@@离子电池@@@@@@。

电动汽车@@最初装载的@@是@@镍@@氢电池@@@@。但锂@@离子电池@@@@有能量密度大@@自放电@@少等@@优点@@，以@@及不像镍@@氢电池@@般@@“不能接续充电@@@@”，使用不便@@，故而使用了锂@@离子电池@@@@@@。

其他还有无绳吸尘器@@、熨斗等@@小型@@家电@@、电动自行车@@、电动摩托车等@@乘骑工具@@、利用家用太阳能发电蓄积白天发的@@电等@@用途也都使用锂@@离子电池@@@@@@。

3. 在产业领域@@锂@@离子电池@@@@被用于哪些用途@@？

在产业领域@@，锂@@离子电池@@@@被用于无线操纵机器人@@、无人机之类的@@机械@@，以@@及各种地方设置的@@@@IoT传感器@@、潜艇和@@火箭等@@特殊载人工具@@，锂@@离子电池@@@@被广泛用于产业领域的@@各行各业@@。

不过@@锂@@离子电池@@@@的@@能量密度也是@@有限的@@@@，如@@果需要更多的@@电量@@@@，使用就受到@@限制@@。

例如@@@@对电动汽车@@@@，现在@@锂@@离子电池@@@@也能用来作为驱动发动机的@@能源@@，但要靠锂@@离子电池@@@@的@@能量让大型飞机飞行的@@话@@，在技术上@@还难以@@做到@@@@。不过@@业界正在积极推进使用锂@@离子电池@@@@的@@@@“飞行汽车@@”之类的@@新型载人工具的@@开发@@。如@@果深挖一下目前锂@@离子电池@@@@的@@性能@@，还有重大提升@@空间和@@各种可能性@@。

4. 给使用锂@@离子电池@@@@的@@产品@@充电@@时@@的@@小窍门和@@注意事项@@

锂@@离子电池@@@@有着与其他电池@@不同的@@特点@@，在使用时@@应了解其特点加以@@利用才能经久耐用@@@@。为发挥其性能@@，让我们来详细了解一下充电@@时@@的@@要点和@@特点吧@@。

锂@@离子电池@@@@可以@@接续充电@@@@

使用方便也是@@锂@@离子电池@@@@的@@特点@@@@，例如@@@@镍@@氢电池@@@@、镍@@镉@@电池@@@@，在仍剩有容量@@的@@情况下又接续充电@@时@@@@，可能会看上@@去充电@@没有@@超过该@@容量@@@@。这一现象@@称作@@“记忆@@效应@@@@”，而锂@@离子电池@@@@基本@@上@@无此现象@@@@。

对镍@@氢电池@@@@、镍@@镉@@电池@@@@，为防止发生记忆@@效应@@@@@@，推荐完全放电后再重新充电@@的@@方法@@。而锂@@离子电池@@@@在@@还剩有电量@@的@@状态下也能接续充电@@@@，可以@@说是@@用起来比较随心所欲@@。

如@@何让锂@@离子电池@@@@用得更久@@

智能手机@@@@、笔记本@@电脑@@@@等@@使用锂@@离子电池@@@@的@@设备的@@电路@@设计成即@@便在经常充电@@的@@状态下使用电池@@@@，充电@@也不会超过电池@@容量@@@@。因此@@无需担心会给电池@@造成过度负担@@，但如@@果要想让锂@@离子电池@@@@能用得更久@@，应在接通电源@@充电@@到@@@@50％左右的@@状态下继@@续使用@@。有些笔记本@@电脑@@@@能设置成充电@@不超过@@50％。

使用锂@@离子电池@@@@应避免过充电@@和@@过放电@@

相反@@，锂@@离子电池@@@@应避免的@@是@@保持在@@100％充满电的@@状态下使用设备@@。如@@果持续在充满电的@@状态下接通电源@@使用笔记本@@电脑@@@@@@，会缩短电池@@的@@寿命@@@@。而在电量@@几乎用完的@@过放电状态下搁置@@，也会缩短锂@@离子电池@@@@的@@寿命@@。也就是@@说@@，避免在过充电@@和@@过放电这种@@极限状态下使用@@，这就像人在过饱和@@空腹状态下运动@@，对身体都会造成负担@@。

在常温下使用锂@@离子电池@@@@@@

要使锂@@离子电池@@@@性能稳定@@，正常发挥@@，最好在常温下使用@@。或@@许大家都听说过冷能够延长东西的@@寿命@@，但电池@@在低温状态下@@，电阻值会增大@@，对充放电的@@负荷增大@@，起到@@相反@@的@@效果@@。而且@@冷会使电池@@结露@@，电池@@周围的@@电路@@可能会产生短路@@@@。

锂@@离子电池@@@@有很多优点@@，有意识地充分发挥其优点来使用才能长久保持良好性能@@。

下一讲@@，我们将谈谈锂@@离子电池@@@@的@@普及历史@@@@
敬请期待@@！

文章来源@@@@：Murata村田中国@@

锂@@离子电池@@@@

【科普@@】关于@@一次@@电@@池@@和@@二次@@电@@池@@的@@区别@@

judy — Tue, 17 May 2022 03:18:06 +0000

电池@@大致可分为两类@@：干电池@@等@@用完即@@弃的@@@@“一次@@性电池@@@@”；“锂@@离子二次@@电@@池@@@@”等@@可以@@反复充电@@并使用的@@@@“二次@@电@@池@@”。

改变我们生活的@@锂@@离子电池@@@@@@ | 第一讲@@：什么是@@锂@@离子电池@@@@@@？专家谈锂@@离子电池@@@@的@@工作原理和@@特点@@

judy — Wed, 11 May 2022 07:27:44 +0000

锂@@离子电池@@@@不仅被用作为电脑@@@@、智能手机@@@@的@@充电@@式电池@@@@，也被广泛用于我们生活中的@@电器产品@@@@、电动汽车@@、产业机械@@、尖端科技等@@各个领域@@。为何会被众多产品@@所采用@@@@？它给我们的@@生活带来了哪些变化@@？以@@及今后@@的@@发展趋势@@，让我们基于专家的@@见解来了解一下吧@@～

在本@@系列中@@，我们就锂@@离子电池@@@@的@@特点@@@@、使用场景@@、历史以@@及今后@@的@@可能性等@@@@，在东京工业大学@@特命教授@@菅野了次@@@@先生的@@监修下@@，分五讲做一个全面介绍@@。

监修人@@：

菅野了次@@@@

东京工业大学@@ 科学技术创成研究院@@ 特命教授@@（名誉教授@@）

1. 什么是@@锂@@离子电池@@@@@@？

锂@@离子电池@@@@是@@装在我们日常所用的@@智能手机@@@@和@@笔记本@@电脑@@@@等@@设备里的@@充电@@式电池@@@@。电池@@的@@原型发明于@@18世纪末@@，其后经过二百多年@@的@@岁月发展至@@今@@。锂@@离子电池@@@@是@@在电池@@发展过程中诞生的@@现在@@最新型电池@@之一@@。

锂@@离子电池@@@@的@@特点@@：

电池@@分为只能用一次@@的@@干电池@@@@“一次@@电@@池@@”和@@能多次@@充电@@使用的@@电池@@@@@@“二次@@电@@池@@”。锂@@离子电池@@@@是@@能够充电@@的@@二次@@电@@池@@@@，与其他类型的@@电池@@@@相比@@，不仅能小型@@轻量化@@，而且@@能储存的@@电能高@@。

2. 锂@@离子电池@@@@产生电的@@工作原理@@

除了锂@@离子电池@@@@之外@@，电池@@还有其他各种类型@@，实际上@@电池@@产生电的@@基本@@工作原理都相同@@。

电池@@里有使用金属材料的@@正电极@@（正极@@）和@@负电极@@（负极@@），借由离子而导电的@@物质@@（电解质@@）充满在正负极@@之间@@。金属电极被电解质@@熔化@@，分为离子和@@电子@@，电子从@@负极@@向正极@@移动产生电流@@，这时@@便产生电@@。二次@@电@@池@@是@@在开始使用电池@@之前通过充电@@@@，预先将电子储蓄在负极@@@@，使用电池@@时@@储蓄的@@电子向正极@@移动从@@而产生电@@。

锂@@离子电池@@@@是@@预先在正极@@使用含锂@@金属化合物@@，负极@@使用能吸储锂@@的@@碳@@@@(石墨@@)。通过这样的@@结构@@，无须如@@传统电池@@一般由电解质@@熔化电极就能发电@@，从@@而减缓了电池@@本@@身的@@老化@@，不仅能储蓄更多的@@电@@，充放电的@@次@@数也得以@@增加@@。此外@@，锂@@是@@非常小而轻的@@物质@@，从@@而能使电池@@具有小型@@轻量化等@@各种优点@@。

3. 锂@@离子电池@@@@也有不同的@@种类吗@@？

根据正极@@所用的@@金属材料的@@不同@@，锂@@离子电池@@@@分为几个种类@@。最初锂@@离子电池@@@@的@@正极@@所用的@@金属材料是@@钴@@。不过@@钴的@@产量几乎与锂@@同样@@少@@，也是@@稀有金属@@，制造成本@@高@@。因此@@开始使用廉价且环境负荷小的@@材料@@，例如@@@@锰@@@@、镍@@、铁等@@金属@@。锂@@离子电池@@@@按其所使用的@@材料而分类@@。

下面来看看各种类分别都有哪些特点@@。

钴系锂@@离子电池@@@@@@

正极@@使用钴@@酸锂@@@@。钴酸锂@@比较容易合成@@，便于使用@@，因而锂@@离子电池@@@@最早量产的@@是@@钴酸锂@@离子电池@@@@@@。但由于钴是@@稀有金属@@，价格昂贵@@，几乎没有@@被用于汽车零件@@。

锰@@系锂@@离子电池@@@@@@

正极@@使用锰@@酸锂@@@@。优点是@@电压能与钴系锂@@离子电池@@@@@@差不多@@，而且@@制造成本@@廉价@@。缺点是@@充放电中锰@@可能会熔化于电解质@@@@，缩短电池@@的@@寿命@@。

磷酸铁系锂@@离子电池@@@@@@

正极@@使用磷酸铁锂@@@@。磷酸铁系锂@@离子电池@@@@@@的@@优点在于即@@使内部发热结构也难以@@损坏@@，安全性高@@，而且@@以@@铁为原料@@，制造成本@@比锰@@系更低@@。但是@@@@电压比其他的@@锂@@离子电池@@@@低@@。

三元系锂@@离子电池@@@@@@

三元系锂@@离子电池@@@@@@是@@为了减少钴的@@用量@@，使用钴@@、镍@@、锰@@三种@@材料制造的@@电池@@@@@@。现在@@三元系锂@@离子电池@@@@@@大多镍@@的@@比例较高@@。虽然电压比钴系@@、锰@@系略低@@，但能减少制造成本@@@@。不过@@虽说如@@此@@@@，各个材料的@@合成制备较难@@，稳定性低等@@@@，作为实用材料尚存在有待解决的@@课题@@。

4. 铅@@蓄电池@@@@与锂@@离子电池@@@@的@@区别@@@@是@@什么@@？

除锂@@离子电池@@@@之外@@，还有几种能充电@@的@@电池@@@@@@。其中@@铅@@蓄电池@@@@是@@一百多年@@前就使用的@@历史悠久的@@电池@@@@@@，在锂@@离子电池@@@@等@@新型电池@@开发问世@@的@@现今@@，依然还继@@续用作汽车的@@蓄电池@@@@@@。

铅@@蓄电池@@@@与锂@@离子电池@@@@的@@区别@@@@

铅@@蓄电池@@@@的@@正负极@@材料都使用铅@@@@，因而与锂@@离子电池@@@@相比@@@@，制造成本@@非常廉价@@。但由于铅@@比其他金属重@@，因此@@蓄电池@@@@自身也就重@@。此外@@电压最高只能到@@@@2V，自放电@@大也是@@铅@@蓄电池@@@@的@@缺点@@。

现在@@依然使用铅@@蓄电池@@@@的@@原因@@

虽然铅@@蓄电池@@@@有着这些缺点@@，但汽车的@@蓄电池@@@@没有@@换成锂@@离子电池@@@@等@@高性能二次@@电@@池@@的@@原因还是@@在于它的@@廉价@@，以@@及技术基本@@成熟@@，可靠性高@@。汽车充分利用铅@@蓄电池@@@@的@@特性@@@@，确立了再循环系统@@。如@@果换成新型电池@@@@，需要修改电路@@设计@@，基于目前铅@@蓄电池@@@@仍足以@@能发挥作用的@@状况@@，厂家也不想格外多付出成本@@@@。

虽说如@@此@@，锂@@离子电池@@@@已被用作驱动电动汽车@@@@、电油混合动力车等@@的@@发动机的@@二次@@电@@池@@@@，说不定未来汽车也会不使用铅@@蓄电池@@@@了@@。

5. 锂@@离子电池@@@@被用于哪些领域@@？

1990年@@代@@上@@半叶首款商品化的@@家电用锂@@离子电池@@@@被用于摄像机以@@满足其小型@@轻量化的@@需求@@。其后接连不断地被用于当时@@迅速普及的@@手机@@@@，市场需求瞬间高涨@@。

如@@今锂@@离子电池@@@@已被广泛用于我们生活中的@@各个场景@@，诸如@@智能手机@@@@@@、笔记本@@电脑@@@@，以@@及电动汽车@@@@、电动自行车@@等@@各个领域@@。

6. 锂@@离子电池@@@@的@@安全性如@@何@@？

其实电池@@可以@@说是@@能源罐头@@@@。能以@@每单位体积@@大密度储能@@的@@锂@@离子电池@@@@比其他种类的@@电池@@@@更需要考虑到@@安全性@@。而且@@从@@使用具有可燃性的@@有机溶剂@@这一点来说@@，在操作使用上@@也需要比使用水溶液的@@其他电池@@更加小心谨慎@@。

最应该@@避免的@@是@@内部短路@@问题@@。内部短路@@指外部施力造成电池@@变形@@，正极@@与负极@@直接接触的@@状态@@。电流集中于此@@，导致温度升高@@，电池@@起火之类的@@严重事故@@。即@@便是@@极小的@@杂质@@，一旦混入电池@@内部@@，就可能会造成内部短路@@@@，这就需要设计保护@@电路@@@@，使电池@@内无多余的@@电流流动@@，让电池@@具备防事故功能@@。

其他还有使用冷却装置等@@手段@@，将电池@@的@@工作环境保持在@@60℃以@@下@@，控制电池@@的@@温度也很重要@@@@。在正负极@@之间设置隔膜@@，如@@果超过一定的@@温度@@，隔膜在正负极@@之间起到@@完全阻隔的@@作用等@@等@@@@，动脑筋用各种方法提高安全性@@。

如@@本@@讲所述@@，与以@@前@@的@@二次@@电@@池@@相比@@，小型@@轻量且高性能的@@锂@@离子电池@@@@似乎今后@@仍会被用于我们生活中的@@各个场景@@。

下一讲@@我们将谈谈锂@@离子电池@@@@是@@如@@何实际使用的@@@@。

未完待续@@！敬请期待@@！

文章来源@@@@：Murata村田中国@@

锂@@离子电池@@@@

一种稳定固态@@锂@@离子电池@@@@界面的@@方法开启了新的@@可能性@@

judy — Wed, 09 Mar 2022 02:42:41 +0000

在无休止地寻求在不增加电池@@重量或@@体积@@的@@情况下将更多能量装入电池@@的@@过程中@@，一种特别有前途的@@技术是@@固态@@电池@@@@。在这些电池@@中@@，通常在电极之间来回携带电荷的@@液体电解质@@被固体电解质@@层所取代@@。这种@@电池@@不仅有可能以@@其尺寸提供两倍的@@能量@@，而且@@还能从@@根本@@上@@消除与今天的@@锂@@离子电池@@@@有关的@@火灾危险@@。

但有一件事阻碍了固态@@电池@@的@@发展@@。固体电解质@@层和@@两边的@@电极之间的@@边界的@@不稳定性会大大缩短这种@@电池@@的@@寿命@@。一些研究使用了特殊的@@涂层来改善层间的@@结合@@，但这增加了制造过程中额外涂层步骤的@@费用@@。现在@@，麻省理工学院和@@布鲁克海文国家实验室的@@一个研究小组已经想出了一种方法@@，可以@@达到@@相当于或@@超过涂层表@@面耐久性的@@结果@@，但不需要任何涂层@@。

新方法只需要在一个关键的@@制造步骤@@（称为烧结@@）中消除存在的@@任何二氧化碳@@@@，在这个步骤中@@，电池@@材料被加热@@，以@@在阴极和@@电解质@@层之间建立结合@@，而电解质@@层是@@由陶瓷化合物制成的@@@@。尽管空气中存在的@@二氧化碳@@数量少得可怜@@，以@@百万分之几计算@@@@，但它的@@影响却是@@巨大而有害的@@@@。研究人员说@@，在纯氧中进行烧结步骤@@，可以@@创造出与最好的@@涂层表@@面性能相匹配的@@结合物@@，而没有@@涂层的@@额外成本@@@@。

导电性问题已经得到@@有效解决@@，合理的@@高导电性材料已经被证明@@。但是@@@@，克服在界面上@@出现的@@不稳定性则要困难得多@@。这些不稳定因素在这种@@电池@@的@@制造和@@电化学操作过程中都可能发生@@，但目前研究人员已经把重点放在制造上@@@@，特别是@@烧结过程@@。他们证明@@，避免二氧化碳@@@@，特别是@@在烧结过程中保持纯氧气氛@@，可以@@在高达@@700度的@@温度下产生非常好的@@结合@@，而且@@没有@@任何有害的@@化合物形成@@。

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锂@@离子电池@@@@