什么是鋰電池包，解讀鋰電池包的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-01 11:38
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解讀鋰電池包的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。鋰電池包作為鋰電池UPS中的儲存能量的核心，其重要性不言而喻。今天，存能電氣小編就來為大家?guī)韺τ阡囯姵匕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)的解讀。
鋰電池包的結(jié)構(gòu)
鋰電池包一般包括有正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜、正極引線、負(fù)極引線、中心端子、絕緣材料、安全閥、密封圈、正溫度控制端子、電池殼等。
▉正極
正極材料在鋰電池包中占有較大比例(正負(fù)極材料的質(zhì)量比為3: 1~4：1),因?yàn)檎龢O材料的性能直接影響著鋰電池包的性能，其成本也直接決定電池包的成本高低。
▉電解質(zhì)
電解質(zhì)作為鋰電池包的重要組成部分，在正、負(fù)極之間起著輸送離子傳導(dǎo)電流的作用，選擇合適的電解質(zhì)也是獲得高能量密度和功率密度、長循環(huán)壽命和安全性能良好的鋰電池包的關(guān)鍵。
▉隔膜
鋰電池包的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池包的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池包的容量、循環(huán)以及安全性能等特性。性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。
言歸正傳，談及鋰電池包的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，除了其物理結(jié)構(gòu)，其化學(xué)性能特點(diǎn)也是小編這次將要談及的內(nèi)容。
▄充電電壓
充電電壓是指鋰電池包充電時，外電壓加在電池兩端的電源。所以在給鋰電池包充電之前，最好先確認(rèn)其充電電壓為多少，長期使用不相符的電壓充電會嚴(yán)重影響其使用壽命。
▄電池容量
電池容量指的是從電池獲得電量的量，常用C表示，單位常用Ah或者mAh表示。容量是鋰電池包電性能的重要指標(biāo)。
電池包的容量由電極的容量決定的，如果電極的容量不等，電池的容量取決于容量小的那個電極，而不是正負(fù)極容量之和。
▄儲存性能
鋰電池包的主要特點(diǎn)之一在于能夠在使用時能夠放出電能，不用時能貯存電能。貯存電能的這一性能對于鋰電池包來說能很好的為充電保持能力。
▄循環(huán)壽命
對于鋰電池包而言，使用壽命的長短是衡量其性能好壞的一個重要的參數(shù)。
鋰電池包有合理的使用條件和范圍，如充放電截止電壓，充放電倍率，工作溫度范圍，存儲溫度范圍等。如果長期的不合理使用，會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，造成電池機(jī)理的破壞，加速電池的老化，造成循環(huán)壽命的迅速下降，嚴(yán)重時，還會造成安全事故。
汽車電動化的速度在近幾年內(nèi)發(fā)展的飛快！回想起十幾年前，電動車當(dāng)時候還只是天馬行空的想法，而到了現(xiàn)在，全球汽車市場上已經(jīng)有幾十款不同的混合動力『Hybrid』、插電混合動力『Plug-in Hybrid』以及電動車能夠讓消費(fèi)者選擇購買。
就連法拉利、保時捷、邁凱倫以及柯尼塞格這些高端品牌的旗艦車型都已經(jīng)是混合動力，再加上特斯拉推出性能強(qiáng)大的電動車型之下，曾幾何時，電動車型已經(jīng)不再是以環(huán)保為目的，也開始和性能、速度掛鉤。
汽車電動化的關(guān)鍵，在于電池科技的進(jìn)步。在近十年間，由于越來越多汽車制造商和相關(guān)領(lǐng)域的車廠加入資金研發(fā)，電池的效能、重量、體積等各方面都有了大幅改善。但是，電池的種類多樣，究竟哪一種形式的電池才是最適合汽車使用呢？
今天小編就來介紹目前汽車市場最常見的車輛電池種類，并且比較這些電池的優(yōu)缺點(diǎn)！！！
鋰電池 Lithium-ion（Li-ion）Batteries
不只是汽車領(lǐng)域，目前多數(shù)商用電子產(chǎn)品當(dāng)中普遍使用了鋰電池，而在過去十多年以來，鋰電子也因?yàn)閺V泛的使用，在效能上不斷進(jìn)化。因此，除了現(xiàn)在多數(shù)的混合動力和電動車都使用鋰電池之外，包括了智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品都是使用鋰電池。
不過，『鋰』只是一種通稱，在這種形式的電池之下還分憂很多種類。以消費(fèi)電子產(chǎn)品來說，最常使用的是鋰鈷氧化電池『LiCoO2』，是鋰電池當(dāng)中能量密度最高的一種。但是這種電池有著『熱失控（thermal runaway）』的缺點(diǎn)，也就是在過度充電或者溫度較高的環(huán)境之下，如果沒有正確使用即很容易發(fā)生過熱甚至爆炸起火的狀況，這也是鋰鈷氧化電池縱使有著最高的能量密度，也鮮有使用在汽車領(lǐng)域當(dāng)中。
多數(shù)電動工具、醫(yī)療工具以及車用電動系統(tǒng)所使用的鋰電池多半為磷酸鋰鐵電池『LiFePO4』、錳酸鋰電池『LMO』、鎳鈷錳三元電池『NMC』等，雖然這幾種電池的能量密度低于鋰鈷氧化電池，但是使用壽命以及安全性都更加優(yōu)異，因此相當(dāng)適合在電動化汽車領(lǐng)域當(dāng)中，其中以鎳鈷錳三元電池最為廣泛應(yīng)用在混動動力和電動車上，目前Formula E電動方程式賽車所使用的電池也是基于鎳鈷錳三元電池（NMC）制造而成。
『全新 Formula E電動方程式賽車』
為什么鋰電池是目前電動化汽車電池的大客戶？基本上，鋰電池有著優(yōu)異的『能量重量比』、『充電速度快』以及『幾乎沒有記憶效應(yīng)』這三大優(yōu)勢。
較高的能量密度意味著電池重量較輕，這對于追求輕量化、高性能以及講究續(xù)航力的汽車來說相當(dāng)合適。充電速度快當(dāng)然也是電動車使用與否的關(guān)鍵之一，但是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境當(dāng)中鋰電池的充電速度只是稍微比其他形式的電池快而已，絕對不是天與地的分別。至于電池記憶效應(yīng)則是幾乎不會發(fā)生在鋰電池上，因此鋰電池的電力容量并不容易隨著使用次數(shù)增加而大幅減少。
『現(xiàn)在高端啟動電池使用磷酸鋰電池】
但是這并不代表鋰電池就沒有缺點(diǎn)，以目前的電池制造商技術(shù)來看，鋰電池主要缺點(diǎn)在于成本比其他種類電池高出不少，以鎳基電池為例，鋰電池制造成本大約高出40%，這通常會讓希望推出平民電動車型的汽車制造商打退堂鼓。不過，無論是何種電池，在近年經(jīng)濟(jì)模式的擴(kuò)張之下，成本和多年前相比都已經(jīng)大幅降低。
此外，鋰電池雖然不用“煩惱”記憶效能的問題，但是仍然會隨著時間以及使用環(huán)境所產(chǎn)生衰退。以目前汽車制造商的評估，車用鋰電池使用壽命大約在10年左右，但是目前還沒有電動車運(yùn)轉(zhuǎn)足夠時間和實(shí)際資料來驗(yàn)證這個理論。不過從目前的各大車廠掌握的電池技術(shù)來看，鋰電池是所有種類電池當(dāng)中缺點(diǎn)最少的，因此被視為當(dāng)下最佳車用電池來源。
鎳氫電池 Nickel-metal-hydride（Ni-MH）Batteries
在鋰電池未廣泛應(yīng)用之前，較早起的混合動力車型多半使用的是鎳氫電池（Ni-MH），及時到現(xiàn)在逐漸被鋰電池取代，還是有不少混合動力車型在使用這種類型的電池。
鎳氫電池的優(yōu)勢為相對低廉的制造成本，這種電池主要以鎳、氫、鈦或者其他類型的金屬組成，在制造成本上比鋰電池低廉許多，但是隨著市場投入越來越多的資源到鋰電池領(lǐng)域，兩種電池之間的成本正在不斷的縮小。
即使如此，鋰電池也有著一個相當(dāng)大的優(yōu)勢，就是耐用性。只要保養(yǎng)得宜，鎳氫電池可以擁有非常久的使用壽命。除此之外，因?yàn)殒嚉潆姵睾杏卸驹胤浅Ｉ?，使得其回收成本相對低，而成本?dāng)中含有大量的鎳金屬以及其他貴金屬電池的回收利潤比其他種類電池還要高。
『舊款豐田混動車型都在使用鎳氫電池』
可惜，鎳氫電池的能量密度并不高，大約比一般鋰電池低了40%，這意味著要達(dá)到同樣的電容量，鎳氫電池需要更大的體積也更重，這使得鎳氫電池和現(xiàn)在汽車制造商追求大空間和輕量化理念背道而馳。
另外，在密集且快速的沖放電情況下，鎳氫電池也容易產(chǎn)生大量熱能，因此需要額外的冷卻系統(tǒng)，使得整個電池系統(tǒng)重量又增加不少。
其他種類的電池
除了以上兩種電池之外，目前許多研究機(jī)構(gòu)都在研發(fā)效能更高的電池系統(tǒng)，包括了氧化物電池、磷酸鐵電池、磷酸鋰鐵電池、鋰空氣電池、鋰聚合物電池、鎳鈷錳電池、鎳鈷鋁電池以及錳氧化物尖晶石電池都是未來有可能成為電動車能量來源的電池種類。
鈷氧化物電池已經(jīng)問世很長一段時間，但是目前的困境仍然在于熱失控以及制造成本，否則這種電池的高能效密度將會是極佳的高性能車用電池。
磷酸鐵電池則是目前最穩(wěn)定且成本合理的電池派別，可惜因?yàn)槠洳扇〉碗妷旱倪\(yùn)作方式，如果要作為車用電池，將需要使用更多的電池?cái)?shù)量，造成重量和體積增加。
鋰聚合物電池也是鋰電池的一種，但是現(xiàn)今鋰聚合物電池需要制成“袋狀”，對于空間配置較為不利，因?yàn)槟壳皟H有少數(shù)電動車使用此類型電池。
鎳鈷錳電池和鎳鈷鋁電池現(xiàn)在制造成本還是太高，而且熱失控問題尚未解決，因?yàn)闊o論是效能如何，距離商用還是有相當(dāng)長的路要走。
鋰空氣電池較為新的電池技術(shù)，擁有極佳的能量密度，其能量重量比幾乎和現(xiàn)在的汽油相當(dāng)，更是目前鋰電池的5~15倍之多，但是仍處于開發(fā)初期，因?yàn)橐彩切枰靡欢螘r間才能夠達(dá)成量產(chǎn)。
