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鋰離子電池的優缺點

作者:网站管理员 来源:本站原创 日期:2014/12/18 
 鋰離子電池是一種充電電池,它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。習慣上,鋰離子進入正極材料的過程叫嵌入,離開的過程叫脫嵌;鋰離子進入負極材料的過程叫插入,離開的過程叫脫插。 鋰離子電池容易與下麵兩種電池概念混淆:

鋰電池:雖然常常被用作為鋰離子電池的簡稱。但嚴格意義的鋰電池是鋰原電池,存在鋰單質。

鋰離子聚合物電池:一種用聚合物取代液態有機溶劑的鋰離子電池,其安全性較好。

優點

高能量密度:因電極材料不同而不同,按品質計算,可達150~200Wh/kg(540~720kJ/kg);按體積計算,可達250~530Wh/L(0.9~1.9kJ/cm3)。

開路電壓高:因電極材料不同而不同,可達3.3~4.2V。

輸出功率大:因電極材料不同而不同,可達300~1500W/kg(@20秒)。

無記憶效應:磷酸鐵鋰鋰離子電池無記憶效應,電池在未放空電的情況下可隨時充放電,使用維護簡便。

低自放電:<5%~10%/月。智慧型鋰離子電池由於有內建的監測電路,這個監測電路的工作電流甚至高於自放電電流。

工作溫度範圍寬:可在-20℃~60℃之間正常工作。

充、放電速度快

因此,鋰離子電池廣泛應用於消費電子產品、軍工產品、航空產品等。

缺點

衰老:與其它充電電池不同,鋰離子電池的容量會緩慢衰退,與使用次數無關,而與溫度有關。可能的機制是內阻逐漸升高,所以,在工作電流高的電子產品更容易體現。用鈦酸鋰取代石墨,似乎可以延長壽命。儲存溫度與容量永久損失速度的關係如下:

充電電量儲存溫度0℃儲存溫度25℃儲存溫度40℃儲存溫度60℃

40%~60%2%/年4%/年15%/年25%/年

100%6%/年20%/年35%/年80%/6月

回收率:大約有1%的出廠新品因種種原因需要回收。

不耐受過充:過充電時,過量嵌入的鋰離子會永久固定於晶格中,無法再釋放,可導致電池壽命縮短。

不耐受過放:過放電時(電壓小於3.0V時放電),電極脫嵌過多鋰離子,可導致晶格坍塌,從而縮短壽命。

需要多重保護機制:由於錯誤使用會減少壽命,甚至可能導致爆炸,所以,鋰離子電池設計時增加了多種保護機制。

保護電路:防止過充、過放、超載、過熱。

排氣孔:避免電池內部壓強過大。

隔膜:有較高的抗穿刺強度,防止內部短路;在電池內部溫度過高時還能融化,阻止鋰離子通過,阻滯電池反應,升高內阻(至2kΩ)。

排氣孔、隔膜一旦啟動,將使電池永久失效。