Tadiran 電池 的性能具體解析

Tadiran電池的性能具體解析

1、標準技術電池

電池一旦使用，其電壓和開路電壓相比會有所降低，然后達到工作平穩電壓水平。這是放電電流的一個性能表現。當電流較低時，電池電壓會瞬間穩定下來。然而，當電流值較高時，要達到穩定的電壓可能需要一個過渡期，在此過渡期中，初始電壓將下降至臺階電壓以下，然后再恢復。

圖3.1.1-1中的三條曲線顯示的是初始放電電壓的情況。

•曲線A：初始電壓立即穩定在臺階電壓水平。對于在內存后備的標準電池（這時放電電流低），這種情況是普遍的。

•曲線B：在過渡期間，初始電壓降到臺階電壓以下，但最小電壓高于截止電壓，截止電壓一般在2.5伏與3.0伏之間。這種情況與一些設備需要中等強度的放電電流有關，這樣可以保證在一個可接受的水平上，得到繼續的電壓。

•曲線C：在過渡期間，初始電壓降到臺階電壓以下。這與高電流的設備有關。

在曲線C中，恢復到截止電壓所需的時間是指滯后時間，所達到的最低電壓值是指瞬時最小電壓（TMV）。在這個詳盡例子中，TMV稍低于2.5伏，延遲時間的長短與使用2.6伏的截止電壓有關。

電壓滯后現像是由于在鋰表面形成一層LiCl鈍化膜造成的，而這也是這些電池能夠很好長期保持電量的原由。隨著儲存時間的延長和溫度的升高，鈍化膜的厚度也增加。此膜可阻止亞硫酰氯與鋰金屬發生反應，也限制鋰離子從金屬表面流到電解質。這使電池內阻初始值很高，同時也會減低工作電壓。

伏特

時間

圖3.1.1-1瞬時電壓曲線–標準技術電池

然而,一旦電池開始放電,鈍化膜的厚度就逐漸減少,電阻回到一個穩定的值,電池也達到了它的臺階電壓.

對于比較低的和中等強度的放電電流，LiCl膜的離子導電性足夠保持一個相對自由的鋰離子流。如果電流再高，此膜就開始限制離子流。

當鈍化膜的厚度減少后，只要電路在連續的長時間內處于斷開狀態，它的厚度會再增加。這樣，如果停止連續放電，即使是在1或2個月后重新放電，電池電壓幾乎會立即恢復到臺階電壓的水平。然而，如果停滯時間越長，鈍化層將會不斷增厚，并且隨之萌生的瞬時最低電壓（TMV）將會趨向于恢復到最初值。



2、XTRATM電池

總體而言，3.1.1條中所描述的情況采用了所有不同的電池技術。然而，TadiranXTRATM技術可使電池極大提高其瞬時最小電壓（TMV）。

圖3.1.2-1標準技術和XTRATM技術的瞬時狀況（TMV）的對比。

圖3.1.2-2顯示的是XTRATM電池和標準電池在室溫下其表面膜的電阻率隨儲存期變化的情況。

▄標準電池▲XTRATM電池儲存期（月）

圖3.1.2-2XTRATM電池表面膜和標準電池表面膜的電阻率與在室溫下的儲存期

XTRATM電池在瞬時最小電壓和電壓滯后時間兩方面都有極大的改善，這是利用XTRATM電池的鋰表面上的離子導電膜具有不同的特性而得以實現的。通過電子掃描顯微鏡（SEM）可以觀察到，XTRATM電池的表面膜比標準電池上表面膜有更密集和更緊湊的結構。XTRATM電池之所以具有這一神奇性能，是因為它的電阻相對同期的標準電池低了一個數量級。

3、XTRATM高容量電池

高容量（HC）電池的容量比同樣尺寸的XTRATM電池高20-40%。Tadiran高容量電池的能量密度可達到1380WH/L(22.6WH/IN3)和700WH/KG(19.8WH/OZ)。（就Tadiran所知，這是商用電池所能達到的最高能量密度）。而且，Tadiran高容量電池保留了所有已改善的TadiranXTRATM電池電壓應和性能。Tadiran高容量電池的高容量性與良好的電壓應和的兩者結合在一起，使得其成為用于使用期限長、自動遙控讀數系統的理想電池。

•電壓穩定性：總的來講，Tadiran鋰離子電池的工作電壓在其整個壽命期間都保持穩定狀態。因此對于額定工作范圍內的電流而言，其電壓實際上是恒定的。

•電池使用壽命的結束：然而，電池經長期使用，其使用壽命幾近結束時，電池尤其是XTRATM高容量電池的繼續放電量、工作電壓都將逐漸減少。依據這種特性可提前3至6個月預知電池使用壽命的結束。通過考慮放電電流、使用截止電壓、溫度范圍和所需警報時間,可以確定電池使用壽命結束時所顯示的電壓。

有關顯示電池使用壽命結束的設計要求,Tadiran的使用工程師會依據種種詳盡情況加以考慮并進行設計。

電池的放電•放電電流/時間和電池容量

如圖所示，電池可達到的容量主要取決于放電電流或放電時間。
放電時間（年）

圖3.2.1-1電池容量與放電時間

•在額定放電電流或放電時間范圍內的電池可用容量達到最大值。

•在放電電流低的情況下，由于長時間放電，電池自放電會變大，因而可用容量相應地減小。

•在放電電流高的情況下，動力效應進一步減低了放電效率，內阻增大，因而可用的容量也相應地減小。

•脈沖放電

脈沖放電模式是由一個繼續的低耗用電流和多個帶有周期性的或隨機性的高電流脈沖的短暫脈沖串組成的。

時間

圖3.2.2-1典型的脈沖放電模式

一般來講，接通時間與斷開時間的比值在1：10到1：10，000之間。就電源功率而言，這種脈沖放電模式相當于靜態均勻電流（Iav）的情況，靜態均勻電流比峰值電流（Ipk）低得多。這樣，只要Ipk：Iav的比值高，在脈沖放電模式下可用容量通常傾向于從Iav取值而不是Ipk。



•脈沖電流與瞬時最小電壓

總的來講，當脈沖電流帶有靜態電流時，瞬時電壓（TMV）比在沒有任何靜態電流的情況下要更高。那就是說，靜態電流能減弱鈍化效應并提高脈沖瞬時最小電壓。

在一天需要幾次電流脈沖的情況下，由于鈍化層被抑止變厚，所萌生的瞬時最小電壓將會變高。如，在室溫下，每天帶有6次高脈沖頻率的1/2AAXTRATM電池將可萌生50mA脈沖，時間是0.2秒，但其電壓不低于3伏。

由于脈沖期長，較低的脈沖頻率需要達到在瞬時電壓時的同樣水平，因此脈沖期是一個緊要因素。

儲存期與工作期Tadiran采用了三種辦法來確定經過長期儲存的電池的可用容量，或者經過長期使用的電池的容量。

長期踐行探測：這種探測是測量各種經長期儲存的電池的容量，以及對長時間放電的踐行探測。這種探測在Tadiran已系統地使用超過15年，它形成了一個Tadiran鋰離子電池性能的基本資料源。為了測定電池的長期工作結果，還需要一個更快捷的探測辦法。

高溫度模擬實驗：在電池業內普遍認為，電池在72℃的溫度環境存放3個月相當于在室溫下存放10年。然而對Tadiran鋰離子電池所進行的探測結果證明，電池在溫度72℃下可存放1.5年而不是3個月，但這對于預測電池室溫下的存放壽命可能不實用。

微熱量計測量：這種辦法是使用一種微熱量計測量電池在儲存或工作期間所萌生的熱量。此熱量計可測量甚至低于1/μW的能量分布性能。

Tadiran采用了一種最新的Hart牌科學導熱熱量計（HCC），它可精確測量各種不同的環境溫度下很低的能量分布。無論是開路的還是已加負載的電池在空氣槽中都得到平衡，然后轉入此儀器的內槽中進行測量。

電池中萌生的總熱量主要由于三個方面的作用：

•熵值變化–通常指不可恢復的熱量。

•電池過（電）壓-通常指不可恢復的熱量。

•化學反應-例如影響電池容量的自身放電反應，或不影響電池容量的副反應。

通過運用熱力等式和考慮電池的電壓條件，長期儲存或使用中的電池的容量（包括自身放電）可被計算出來。

經長期探測而得到的相關結果是很好的，并且從長期踐行探測中所獲得的連續歷史記錄都很好，由于這兩種原由，使用這種微熱量計被認為是用來確定電池長期工作性能的一種快捷可靠辦法。

通過這些測量辦法，我們證實：在電路斷開的情況下，標準電池的自身放電量每年只占總電量的1~2%，XRTATM電池是2%；對于使用這兩種技術制造的電池，每年的自身放電量只占總電量的2%。

電池方位

電池容量和電池方位的變化取決于其放電電流（不論電池是固定的還是可移動的）及其大小。

Tadiran鋰離子電池的一般容量狀態總結如下：

•在整個額定放電電流范圍內，如果電池是直立著放電或側臥著放電，那么其容量不受影響。

•在低放電電流范圍內，或在放電脈沖不常發生、發生時短暫或者發生時脈沖很高的情況下，不論電池方位要怎么樣，其容量不受影響。

•在高放電電流范圍內，不論電池方位要怎么樣，較小電池（1/2AA，AA，1/10D，1/6D，BEL）的容量完全不受影響。

•在高放電電流范圍內，如果較大電池（C,D,DD）倒置放電,其容量會受影響。

圖3.4-1顯示的是電流換流的效果，其放電電流容量范圍（CI）是在額定電流高（IH）范圍與低范圍（IL）之間。

如果Tadiran鋰離子電池在放電期間偶爾移動了一下，其容量不受影響。

CellSize

ILmA

Cl%

IHmA

Cl

1/2AA

≤0.5

100

10

>90

AA

≤1.0

100

15

>90

C

≤2.0

100

30

>80

D

≤4.0

100

60

>60

DD

≤8.0

100

100

>60

圖表3.4-1電池容量換流效果

不同電流和溫度下放電

Tadiran鋰離子電池的放電情況取決于電流負載、工作溫度和開始放電前的總體情況。總體放電特性顯示在圖3.5-1中，以1/2AAXTRATM電池為例子。有關其它電池的尺寸和技術的相近信息可從Tadiran公司處得到。考慮到初始情況下的電池狀態，每一幅圖表都蘊含一個窗口，其中給出了當電路開始使用時的電壓反應（瞬時電壓資料）。

圖3.5-1TL-2150（1/2AAXTRATM）型電池的放電特性（以一年期電池為例）

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除