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机器人使用锂离子电池有什么好处?

2022-03-25   点击量:629

安全性能好,循环寿命长


用金属锂作阳极的电池不安全的原由是多次充放电使锂离子电池正极结构发生变化,形成多孔枝晶,在升高温度时,它与电解液发生剧烈的放热反应,且枝晶能刺穿隔膜,造成内部短路,而锂离子电池不存在此问题,是很安全的。为戒备在电池中存在金属锂,充电时要控制电压,为保险起见,锂离子电池备有多重安全装置。


锂离子电池在充电和放电过程中锂离子插入和脱嵌在阴极和阳极上没有任何结构改变(在插入和脱嵌过程中晶格会有一些膨胀和收缩),且因为嵌锂化合物比金属锂更稳定,在充放电过程中不会形成锂枝晶,从而分明地改善了电池的安全性能,同时循环寿命也大大提高。使用寿命可达到6年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电,有可以使用10,000次的记录。


额定电压高


单体工作电压为3.7V或3.2V,约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于组成电池电源组;锂离子电池可以通过一种新型的锂离子电池调压器的技术,将电压调至3.0V,以适合小电器的使用。


以石墨或石油焦等炭质嵌锂化合物代替金属锂作为负极,会使电池电压有所下降。但由于它们嵌锂电位较低,可使电压损失减小到最低限度。同时,选择适宜的嵌锂化合物作为电池正极,选择适当的电解液体系(决定了锂离子电池的电化学窗口),可使锂离子电池具有较高的工作电压(-4V),远高于水溶液体系电池。


具备高功率承受力


其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于高强度的启动加速。


自放电率很低


这是锂离子电池最突出的优越性之一,一般可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20。锂离子电池采用非水电解液体系,嵌锂炭材料在非水电解液体系中热力学不稳定。在首次充放电过程中因电解液的还原会在炭负极表面形成一层固体电解质中间相((SEI)膜,准许锂离子通过但不准许电子通过,并使不同荷电态的电极电极活性物质处于相对稳定的状态,因此具有较低的自放电率。


重量轻


相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5。


耐低温


可以在-20℃60℃的环境下使用,经过工艺上的解决,可以在-45℃环境下使用。锂离子电池和铅电池在寒冷天气条件下都会失去有用的能量容量。然而,有关铅电池,效果要严重得多。在-20C的温度下,铅电池的有用能量减少到30%,如下图所示。在相同的放电条件下,锂离子电池保留了82%的能量容量。锂离子电池不仅在高温国家继续更长时间,而且在山区非常寒冷的地区也会继续更长时间。


绿色环保


不论加工、使用和报废,都不含有、也不出现任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。同时因为电池非得被很好地密封,在使用过程中极少有气体放出,不对环境造成污染。加工制造过程中用于溶解粘结剂的溶剂也可以做到完全回收。


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钜大特种电池工程研究院

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