锂电池在我国的普及率已很高,主要应用在一些特殊场合。例如,在抗洪抢险、海洋科考等方面,锂电池在许多方面都发挥了重要作用。不过锂电池也存在着安全隐患和问题以及不符合人体的使用特性。所以我们需要研制一种新型高防水锂电池来为这一领域提供支持和帮助。
一、概述
高防水锂电池是一种安全、耐用且高功率密度的动力来源,其基本原理是锂离子电池通过隔膜将电解液隔开,避免锂离子电池内部压力过大而引发爆炸或者短路事故。在该电池中,正极材料选用NCM522金属锂,负极材料选用锂离子电池组。该电池可以承受250 g/cm3的冲击电流和400 g/cm3的持续高电压输出。同时该电池可以承受30000次放电循环而使用寿命可达30000次。
二、典型的锂电池
近年来,随着锂离子电池的发展,锂电池呈现出多元化趋势。在传统锂电池中,由于含锂离子的材料具有导电性好、寿命长,以及可逆容量大等特点,在军事领域中,锂离子电池逐渐成为一种军事动力来源。随着这些材料的不断进步和应用范围的不断扩大,锂电池的应用也越来越广泛。但由于这些材料自身特性的影响,锂电池由于不可逆容量较小、充电电压较低等缺点成为制约锂电池发展的瓶颈。随着锂离子电池性能指标的不断提高以及成本的不断降低,目前可用于国防军事领域的锂离子电池研究正成为热点之一。
三、新型锂电池的研究思路
锂离子电池的电极材料通常为锂,金属锂和氮化硼。但是金属锂由于其优异的导电性,使其具有很好的发展前景,其在电化学方面的应用也十分广泛。目前最主要的金属锂离子电池有液态电解质电池和固态电解质电池。而这些材料对电解质的电化学性能要求较高,一般在水环境中使用的锂离子电池对其电化学性能要求会更高一些。
四、研制过程
首先,设计电路,在不改变结构和尺寸的前提下,通过改变电路的电芯结构,以实现所要求的性能,然后,对其进行仿真实验,并与实验结果进行对比,确定方案是否可行。实验的具体过程如下:(1)功能设计:为了获得具有良好防水性能的锂电池,我们设计了一个新型结构的锂电池模块和相关电路。其中模块包括一个锂离子电池组、一个电压源装置(如电流源和电压源)和一个蓄电池模块。通过对模块功能参数及实现方式的设计可实现模块功能参数与电路设计之间的耦合优化。