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智能机器人对锂电池的要求有哪些特点

智能机器人对锂电池的要求有哪些特点

来源:
2021/02/04 16:09
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【摘要】:

无论哪种电池系统,老化都是一个必不可少的过程。虽然锂电池老化被理解为是锂电池的损失和破坏,但事实上,它是筛选高一致性电池,消除次品的有效途径。只有经过老化的方式,才能选择合适的锂电池组。

1. 高企的能源
比能是指单位重量或单位体积的能量。比能用Wh/kg或Wh/L表示。Wh是能量单位,W是瓦特,H是小时;KG是千克(重量单位),L是升(体积单位)。能量密度是电池的一种量度。存储能量密度高,达到460-600Wh/kg,约为铅酸电池的6-7倍。
2、安全性能好,循环使用寿命长
与金属锂电池阳极不安全的原因是反复充放电锂电池阴极结构变化,多孔树突的形成,提高温度时,电解质的强烈的放热反应,和树突可以刺穿隔膜,造成内部短路,和锂离子电池不存在这个问题,它是安全的。为了防止电池中存在锂金属,在充电过程中必须控制电压。为了安全起见,锂电池配备了多种安全装置。
锂离子电池充放电过程中锂离子的插入和嵌入在阴极和阳极没有任何结构性变化(晶格插入和嵌入的过程中会有一些扩张和收缩),因为更稳定的嵌锂化合物,金属锂不是在充电和放电的过程中形成锂枝晶,从而大大改善了电池的安全性能,也大大提高了循环寿命。LiFePO4 1C正极电池(100%DOD)可充放电6年以上,使用次数10000次。
3.高额定电压
单体的工作电压为3.7V或3.2V,相当于3镍镉或镍金属氢化物的串联电压,容易形成电池供电组。锂离子电池可通过新型锂离子电池调压技术使用,其电压可达3.0V,适用于小型电器。
用石墨或石油焦作阴极代替金属锂,电池电压会降低。然而,由于它们的低嵌入电位,电压损失可以降低到最小。同时,选择适当的lithium-embedded化合物作为正极的电池和选择适当的电解质液体系统(这决定了锂离子电池的电化学窗口)会使锂离子电池有更高的工作电压(4 v),远高于水溶液系统电池。
4、具有高功率承载能力
其中,用于电动汽车的磷酸亚铁锂离子电池可达到15-30C充放电容量,易于启动和加速,强度高。
5、自放电率极低
这是锂离子电池最突出的优点之一,一般可以做到不到1%/月,不到镍氢电池的1/20。锂离子电池采用非水解液体系统,其中锂碳包埋材料在热力学上不稳定。初始充电和放电的过程中,一层固体电解质中间阶段(SEI)膜表面形成碳阳极由于电解液的减少,使得锂离子通过而不允许电子通过,并使不同带电状态的电极活性物质在一个相对稳定的状态,所以它有一个低的自放电率。

 6、重量轻
同样体积的重量约为铅酸产品的1/6-1/5。
7、耐低温
可在-20℃- 60℃环境下使用,经过加工后,可在-45℃环境下使用。在寒冷的天气条件下,锂离子电池和铅电池都会失去有用的能量容量。然而,铅电池的影响要严重得多。在-20C时,铅电池的有用能量降低到30%,如下图所示。在相同的放电条件下,锂离子电池仍保持82%的能量容量。锂离子电池不仅在炎热的国家使用寿命更长,在非常寒冷的山区也一样。
8、绿色环保
无论在生产、使用或报废中,都不含有或出现任何铅、汞、镉等有毒有害的重金属元素和物质。而且由于电池必须密封良好,在使用过程中释放的气体很少,对环境没有污染。制造过程中用于溶解粘合剂的溶剂也可以完全回收。
9、周转效率高
循环效率显示了电池在充满充放电循环的效率。对于电池来说,这通常是75%左右。这意味着如果你给一个1000Wh的电池充电,你只能得到750Wh的电力来为你的设备供电。结果,仅电池就损失了25%的系统效率!在太阳能街道照明(或任何其他太阳能系统)的情况下,这意味着你需要至少25%的太阳能电池板来供电相同的负载。在这些条件下,系统将不可避免地变得更昂贵(或在相同配置下性能更差)。然而,锂离子电池的循环效率约为98%。难怪我们看到越来越多的人使用这种电池技术。
10. 放电深度公差和放电周期
放电深度与每循环电池消耗深度有关。电池放电的深度越深,需要放电的时间就越短,因此电池寿命也就越短。锂离子电池的放电率可以轻松达到95%,而铅电池的放电率可以限制在50%以下。下图显示了铅电池和锂电池的放电深度与循环次数的关系。如果我们想让一个电池循环使用约2000次(2000/365天= 5,5年),你只能放电25-35%的铅电池和80%左右的锂离子电池。这意味着你需要至少4倍于锂离子电池的容量才能获得与铅电池相同的电池寿命!或者换句话说:如果你想使用80%的电池容量,你只能使用250-500次铅,而不是2000次锂离子循环。电池必须比锂离子电池多更换4-8倍!
11. 具体的能力大
虽然在碳质材料代替金属锂会使材料质量比容量降低,但事实上金属锂二次电池,以确保电池有一定的生命周期,阴极金属锂通常是太多的三倍以上,因此,锂离子电池质量不大,考虑到实际的具体存储卷和下降几乎没有降低。

12、电流效率高
与以往的水溶液二次电池不同,锂电池在正常充放电过程中不含气体,电流效率接近100%。这一特性特别适用于用于能量储存和转换的电池组。

 

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