锂电池初学者指南





电池曾经是沉重而笨拙的物体,它们的大小和重量却几乎无法提供动力。幸运的是,随着时间的推移,技术已经得到了改进,到2020年,我们将拥有出色的大功率锂聚合物电池,可以提供您的移动项目所需的电量。但是,在使用它们时,要记住一些注意事项-因此,建议您阅读有关如何在项目中正确使用LiPo的初学者指南。



种类很多!



1991年,第一批商用锂离子电池进入市场,在过去的30年中,我们看到了飞速的发展。结果,我们有许多不同的技术和电池类型,分别是设计类型和所用材料。为了正确处理电池,知道您使用哪种电池很重要,并且注意这一点非常重要。





笔记本电脑中的锂离子18650电池。此类套件通常用镍条点焊。



通常,锂离子或锂离子电池整体上称为可再充电锂电池的整个技术,但是,这通常是带有圆柱形金属外壳的传统电池的名称。一种选择是备受推崇的18650,但是有很多选择和尺寸。它们坚固的船体使它们在进行大量体育锻炼时,已广泛用于车辆。



锂聚合物或锂聚合物是指使用聚合物电解质代替液体电解质的锂离子电池。因此,它们可以制成各种形状的容器的形式。这种灵活性使它们对于需要大电池容量和扁平形状的应用(例如智能手机和平板电脑)非常有用。它们的重量轻为飞行器带来了显着的优势,因此它们也常用于无线电控制模型中。





锂聚合物包装电池,用于无线电控制模型。



HV锂电池或高压锂电池是锂聚合物电池,在正极端子上使用特殊的硅石墨烯添加剂,因此不会被高压损坏。如果您将大多数锂电池充电至高于4.2V的电压,它们的容量将大大减少,并且使用寿命会明显缩短。使用这种添加剂,电池可以充电至4.32 V,而不会产生负面影响。与传统的锂聚合物电池相比,增加电压可使能量密度增加约10%。



磷酸铁锂电池或LiFePO 4,使用稍微修改过的化学物质,因此它们可以承受更多的充电/放电循环,但会以稍微降低的能量容量为代价。它们在3.0V至3.65V的范围内表现最佳,而不是标准锂离子化学剂的典型3.0-4.2范围。这种非常平坦的放电曲线使其在许多情况下非常适合更换12V铅蓄电池,并且使用了原来的六个电池代替了原来的六个电池。它们通常更稳定,不易随时间自放电和容量损失。



尊重界限





错误会导致令人不快的结果



与大多数类型的电池相比,锂电池不能忍受滥用。放电到下限以下会导致形成铜枝晶,由于铜枝晶的容量降低,可能会发生短路。过度充电会因锂沉积物而损坏阳极,锂沉积物会形成锂树枝状晶体,经常导致短路或自我维持的发热反应-电池开始冒烟并燃烧。同样,组中的每个元素必须与其所有邻居保持在相同的电压水平,以使这些元素不会很快退化。



重要的是不要给锂电池充电太快。环境温度也会极大地影响电池性能。锂电池不喜欢冰点温度,尤其是充满电时。不能在冰冻温度下充电。因为锂金属会沉积在负极上,这会损坏电池或引起短路。原则上,可以将其充电至-5°C,但这必须非常缓慢。此外,如果在高于45°C的温度下充电,电池可能会损坏。



如果超出规定的限制,充其量您只会杀死电池,最坏的是会着火并爆炸​​。另外,这些元素易于膨胀,放气,并且使用起来通常不太方便。似乎很难对付它们。幸运的是,现代电子产品已经学会了解决它们的问题。正确的设备和注意事项将确保可以安全有效地使用锂电池。但是,与他们一起工作的每个人都必须了解潜在的危险。鲍勃·巴德利(Bob Baddeley)去年11月发表了一篇有关该主题出色文章



使用电池



例如,在使用单个电池或电池组的情况下,在无线电控制模型中使用LiPo电池时,仅对锂电池使用专用充电器就足够了。充电时,您需要连接电线以检查平衡性[允许您分别测量每个元件上的电压/大约。特别是如果电池已完全放电。智能充电器(尤其是LiFePO 4和高压电池)可以实现最佳的电池性能。如果电压下降得太低,请确保有办法阻止电池耗尽-是警告灯,哔哔声还是只是自动关机。





诸如此类的模块非常适合将锂电池集成到原型中,



如果您的设备需要集成电池,则特别适合您的保护和充电板。有现成的模块和集成电路,可让您轻松监控锂离子电池的运行情况。原则上讲,有许多方法-从那些在电压下降时简单地使电路断开的方法,到用于充电和保护的复杂解决方案。像Adafruit这样的公司出售的模块非常适合初学者电子爱好者,他们希望集成便捷的电池充电和监控解决方案而无需自己设计电路板。但是,有些开源解决方案将来会很容易集成到您自己的电路板上。





(BMS) 12 , 60 .



对于带有自组装电池的大型项目,电池管理系统(BMS)非常适合。 BMS与安全芯片并没有太大区别,它只是为较大的任务而设计的。 BMS通常用于具有十几个或更多电池的电池,并且经常用于电动自行车和其他车辆等项目。 BMS直接焊接到电池,并分别连接到每个电池[连接到一组并联/大约/左右的电池。翻译]。它的任务是平衡元素,限制放电电流以确保安全,控制充电过程。经验丰富的电池组装商通常将BMS集成到电池本身的主体或外壳中,仅将连接器留在外面。这使用户可以简单地将成品电池添加到他们的项目中,不用担心保护。



如果您的项目需要特殊的耐环境性,则还需要监视电池的温度。跟踪电池温度,尤其是在充电时,是保护电池免受损坏的好方法。最好的芯片和BMS具有温度跟踪功能。在这种组装水平下,您已经可以自己制造电池,并在组装过程中将热电偶插入正确的位置。对于产生大电流的电池,必须无故障地监控温度。几乎所有的电动自行车和电动汽车都具有监视电池和控制系统温度的设备。



结果



锂离子电池可能很危险,但是如果正确使用,它们对于大多数项目来说都是足够安全的。关键是使用正确的设备以确保您在电压和温度范围内,否则可能会发生灾难。希望本指南对您在项目中包括锂电池的信息有所帮助。



也可以看看:






All Articles