鉅大LARGE | 點擊量：415次 | 2023年09月07日
便攜動力鋰離子電池的特點及使用
1.1 單體電池工作電壓高達(dá)3.7V
是鎳鎘電池，鎳氫電池的3倍，鉛酸蓄電池的近2倍，這也是鋰離子動力鋰電池比能量高的一個緊要原由。因此組成相同電壓的動力鋰電池包時，鋰離子動力鋰電池使用的串聯(lián)數(shù)目會大大少于鉛酸蓄電池和鎳氫電池。假如動力鋰電池中單體電池數(shù)量越多，電池包中單體電池的一致性要求就越高，壽命就越不好做，在實際使用過程中電池包有問題分解后，一般是其中一、兩個單體電池出問題然后導(dǎo)致整組電池出現(xiàn)問題，因此不難理解為何48V的鉛酸蓄電池比36V的鉛酸蓄電池反饋要高，從這個角度上講鋰電更適合動力鋰電池的使用。例如36V的鋰電只要10個單體，而36V鉛酸蓄電池要18個單體電池，即3只12V的電池包，而每只12V的鉛酸蓄電池有六個單格即六個單體電池包成。
1.2 體積小重量輕
比能量大，高達(dá)150Wh/Kg,是鎳氫電池的2倍，鉛酸蓄電池的4倍，因此重量是相同能量的鉛酸蓄電池的三分之一到四分之一，從這個角度講鋰電消耗的資源就少，而且由于錳酸鋰離子電池中所用元素的儲量比較多，因此相對鉛酸、鎳氫電池可能會進(jìn)一步漲價，鋰離子動力鋰電池成本反而是進(jìn)一步降低的。電動自行車用鋰離子電池重量為2.2-4公斤，鉛酸蓄電池的重量為12-20公斤，鋰電重量約為鉛酸蓄電池的四分之一到三分之一，比鉛酸蓄電池輕約10公斤（36V，10Ah電池），電池重量減輕了70％，整車總重量至少減輕了20％。加上一般鋰電車都是簡易款的電動自行車，由于電池和整車輕，相同電壓、相同容量的電池行駛里程更長，一般的電動汽車重量在40公斤以上，而鋰離子動力鋰電池電動自行車重量在7到26公斤之間。女士和老年人都可以輕易搬動，人力騎行也十分輕便，運(yùn)動休閑兼得。
體積小，高達(dá)到400Wh/L，體積是鉛酸蓄電池的二分之一到三分之一。供應(yīng)了更合理的結(jié)構(gòu)和更美觀的外形的設(shè)計條件、設(shè)計空間和可能性。現(xiàn)階段由于鉛酸蓄電池體積、重量的限制，設(shè)計師們的設(shè)計思想受到極約莫束，導(dǎo)致現(xiàn)階段的電動自行車在結(jié)構(gòu)和外觀上“千車一面”、雷同相近、單調(diào)劃一。而鋰離子電池的使用，給設(shè)計師們供應(yīng)了展示設(shè)計思想和設(shè)計風(fēng)格的更大空間及條件。當(dāng)然同時也導(dǎo)致電動自行車用鋰離子動力鋰電池尺寸多種多樣，不利于鋰動力鋰電池行業(yè)的發(fā)展。鋰動力鋰電池行業(yè)也要盡快制定電動汽車電池國家標(biāo)準(zhǔn)，加速在電動自行車范疇鋰電對鉛酸蓄電池的替代。當(dāng)然目前鋰離子電池是在不斷發(fā)展過程中的不同材料、不同工藝電池的體積有很大的差別，要怎么樣統(tǒng)一也是一個難點。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1.3 循環(huán)壽命長
循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次。以容量保持60%計，電池包100%充放電循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到600次以上，使用年限可達(dá)3-5年，壽命約為鉛酸蓄電池的兩到三倍。隨著技術(shù)的革新，設(shè)備的提高，電池的壽命會越來越長，性價比會越來越高。自放電率低，每月不到5%。
1.4 準(zhǔn)許工作溫度范圍寬
低溫性能好，鋰離子動力鋰電池可在-20℃～+55℃之間工作，尤其適合低溫使用，而水溶液電池（比如鉛酸蓄電池、鎳氫電池）在低溫時，由于電解液流動性變差會導(dǎo)致性能大大降低。
1.5 無記憶效應(yīng)
所以每次充電前不必像鎳鎘電池、鎳氫電池相同要放電，可以隨時隨地的進(jìn)行充電。電池充放電深度，對電池的壽命影響不大，可以全充全放，我們循環(huán)探測就是全充全放的。
1.6 特別適合用于動力鋰電池
除了鋰離子電池電壓高之外，由于鋰離子動力鋰電池包的保護(hù)板能夠?qū)γ恳粋€單體電池進(jìn)行高精度監(jiān)測，
低功耗智能管理，具有完善的過充電、過放電、溫度、過流、短路保護(hù)、鎖定自恢復(fù)功能以及可靠的均衡充電功能，大大的延長了電池的使用壽命。而其他類型電池（比如鉛酸蓄電池）在使用過程中由于電池一致性、充電器等問題，易萌生電池過充、過放等問題（由于成本等各方面的原由，鉛酸蓄電池包內(nèi)不能對每一個單體電池進(jìn)行監(jiān)測和保護(hù)）。
1.7 無污染
鋰離子動力鋰電池中不存在有毒物質(zhì)，因此被稱為“綠色電池”，國家重點扶持。而鉛酸蓄電池和鎘鎳電池由于存在有害物質(zhì)鉛和鎘，國家必然會增強(qiáng)監(jiān)管和治理（鉛酸蓄電池出口退稅的取消，鉛資源稅的新增，鉛酸電動自行車出口的受限），相應(yīng)公司的成本也會新增。雖然鋰離子電池沒有污染，但從資源節(jié)約的角度考慮。鋰離子動力鋰電池的回收，回收中的安全性，回收的成本也都要考慮。
2）缺點
2.1存在安全隱患
由于鋰離子動力鋰電池能量高，材料穩(wěn)定性差，鋰電容易出現(xiàn)安全問題，目前世界上知名的手機(jī)和筆記本電腦電池（正極材料為鈷酸鋰和三元材料）加工公司，日本三洋、索尼等公司要求電池的爆噴率控制在40個ppb（十億分之一）以下，國內(nèi)公司能達(dá)到ppm（百萬分之一）級的就已經(jīng)不錯了，而動力鋰電池的容量是手機(jī)電池容量的上百倍以上，因此對鋰電的安全性要求極高。雖然鈷酸鋰離子電池和三元材料的電池具有重量更輕，體積更小等優(yōu)勢，但它們是不適合作動力鋰電池使用于電動汽車的。
2.2 價格高
相同電壓和相同容量的鋰離子動力鋰電池價格是鉛酸的3-4倍。隨著鋰離子動力鋰電池市場的張大，成本的降低，性能的提高，以及鉛酸蓄電池價格的提高，鋰離子動力鋰電池的性價比是有可能超過鉛酸蓄電池的。
2.3 結(jié)構(gòu)
鋰離子動力鋰電池通常有兩種外型：圓柱型和長方型。電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)，用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯或聚丙烯或聚乙烯與聚丙烯復(fù)合的薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由含鋰的材料（如鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰的一種或幾種混合使用等）組成的鋰離子收集極及由鋁薄膜組成的電流收集極。負(fù)極由層狀碳材料組成的鋰離子收集極和銅薄膜組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和pTC元件，以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時保護(hù)電池不受損壞。
單節(jié)鋰離子電池的電壓為3.6V，容量也不可能無限大，因此，經(jīng)常將單節(jié)鋰離子電池進(jìn)行串、并聯(lián)解決，以滿足不同場合的要求。
3）使用
3.1使用群體
隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰離子動力鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實用階段。
鋰離子動力鋰電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計算機(jī)，計算器，照相機(jī)、手表中。
今朝，鋰離子動力鋰電池大量使用在手機(jī)上，可以說是最大的使用群體。
3.2舉例
(1)作電池包維修代換品有許多電池包：如筆記本電腦上用的那種，經(jīng)維修發(fā)現(xiàn)，此電池包損壞時僅是個別電池有問題?？梢赃x用適宜的單節(jié)鋰離子電池進(jìn)行更換。
(2)制作高亮微型電筒筆者曾用單節(jié)3.6V1.6AH鋰離子電池配合一個白色超高亮度發(fā)光管做成一只微型電筒，使用方便，小巧美觀。而且由于電池容量大，均勻每晚使用半小時，至今已用兩個多月仍無需充電。
(3)代替3V電源。由于單節(jié)鋰離子電池電壓為3.6V。因此僅需一節(jié)鋰離子電池便可代替兩節(jié)一般電池，給收音機(jī)、隨身聽、照相機(jī)等小家電產(chǎn)品供電，不僅重量輕，而且持續(xù)使用時間長。
3.3科學(xué)研究
為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對各種材料進(jìn)行了研究。從而制造出前所未有的產(chǎn)品。比如，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫酰氯電池（即鋰亞電池）就非常有特點。它們的正極活性物質(zhì)同時也是電解液的溶劑。這種結(jié)構(gòu)惟有在非水溶液的電化學(xué)體系才會出現(xiàn)。所以，鋰離子電池的研究，也促使了非水體系電化學(xué)理論的發(fā)展。除了使用各種非水溶劑外，人們還進(jìn)行了聚合物薄膜電池的研究。
21世紀(jì)，科學(xué)家研發(fā)了一種新型的磷酸鐵鋰離子動力鋰電池。磷酸鐵鋰離子電池可歸納下述特點：
A高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2～5C、持續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電（10S）可達(dá)20C；
b高溫時性能良好：外部溫度65℃時內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，電池放電結(jié)束時溫度可達(dá)160℃，電池的結(jié)構(gòu)安全、完好；
C即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；
D極好的循環(huán)壽命，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；
E過放電到零伏也無損壞；
F可快速充電；
G低成本；
H對環(huán)境無污染。
由于磷酸鐵鋰動力鋰電池具有上述特點，并且加工出各種不同容量的電池，很快得到廣泛地使用。它重要使用范疇有：
大型電動汽車輛：公交車、電動汽車、景點游覽車及混合動力車等；
輕型電動汽車：電動自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動輪椅等；
電動工具：電鉆、電鋸、割草機(jī)等；
遙控汽車、船、飛機(jī)等玩具；
太陽能及風(fēng)力發(fā)電的儲能設(shè)備；
UpS及應(yīng)急燈、警示燈及礦燈（安全性最好）；
替代照相機(jī)中3V的一次性鋰離子電池及9V的鎳鎘或鎳氫可充電電池（尺寸完全相同）；
小型醫(yī)療儀器設(shè)備及便攜式儀器等。
磷酸鐵鋰離子電池是將來動力鋰電池市場的主流。
