鋰離子電池正負(fù)極材料分析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-06 14:58
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鋰離子電池具有能量密度高、轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)、無充放電延時、自放電率低、工作溫度范圍寬和環(huán)境友好等優(yōu)點，因而成為電能的一個比較理想的載體，在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
一般而言，我們在使用鋰離子電池的時候，會關(guān)注一些技術(shù)指標(biāo)，作為衡量其性能“優(yōu)劣”的主要因素。那么，哪些指標(biāo)是我們需要在使用的時候，應(yīng)該予以特別關(guān)注呢？
1. 容量
這是大家比較關(guān)心的一個參數(shù)。智能手機(jī)早已普及，我們在使用智能手機(jī)的時候，最為擔(dān)心的就是電量不足，需要頻繁充電，有時還找不到地方充電。早期的功能機(jī)，正常使用情況下，滿充的電池可以待機(jī)3~5天，一些產(chǎn)品甚至可以待機(jī)7天以上?？墒堑搅酥悄軝C(jī)時代，待機(jī)時間就顯得慘不忍睹了。這里面很重要的一個原因，就是手機(jī)的功耗越來越大，而電池的容量卻沒有同比例的增長。
鋰離子電池的八大參數(shù)指標(biāo)及正負(fù)極材料分析
容量的單位一般為“mAh”(毫安時)或“Ah”(安時)，在使用時又有額定容量和實際容量的區(qū)別。額定容量是指滿充的鋰離子電池在實驗室條件下(比較理想的溫濕度環(huán)境)，以某一特定的放電倍率(C-rate)放電到截止電壓時，所能夠提供的總的電量。實際容量一般都不等于額定容量，它與溫度、濕度、充放電倍率等直接相關(guān)。一般情況下，實際容量比額定容量偏小一些，有時甚至比額定容量小很多，比如北方的冬季，如果在室外使用手機(jī)，電池容量會迅速下降。
2. 能量密度
能量密度，指的是單位體積或單位重量的電池，能夠存儲和釋放的電量，其單位有兩種：Wh/kg，Wh/L，分別代表重量比能量和體積比能量。這里的電量，是上面提到的容量(Ah)與工作電壓(V)的積分。在應(yīng)用的時候，能量密度這個指標(biāo)比容量更具有指導(dǎo)性意義。
鋰離子電池的八大參數(shù)指標(biāo)及正負(fù)極材料分析
基于當(dāng)前的鋰離子電池技術(shù)，能夠達(dá)到的能量密度水平大約在100~200Wh/kg，這一數(shù)值還是比較低的，在許多場合都成為鋰離子電池應(yīng)用的瓶頸。這一問題同樣出現(xiàn)在電動汽車領(lǐng)域，在體積和重量都受到嚴(yán)格限制的情況下，電池的能量密度決定了電動汽車的單次最大行駛里程，于是出現(xiàn)了“里程焦慮癥”這一特有的名詞。如果要使得電動汽車的單次行駛里程達(dá)到500公里(與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng))，電池單體的能量密度必須達(dá)到300Wh/kg以上。
鋰離子電池能量密度的提升，是一個緩慢的過程，遠(yuǎn)低于集成電路產(chǎn)業(yè)的摩爾定律，這就造成了電子產(chǎn)品的性能提升與電池的能量密度提升之間存在一個剪刀差，并且隨著時間不斷擴(kuò)大。
3. 充放電倍率
這個指標(biāo)會影響鋰離子電池工作時的連續(xù)電流和峰值電流，其單位一般為C(C-rate的簡寫)，如1/10C，1/5C，1C，5C，10C等。舉個例子來闡述倍率指標(biāo)的具體含義，某電池的額定容量是10Ah，如果其額定充放電倍率是1C，那么就意味著這個型號的電池，可以以10A的電流，進(jìn)行反復(fù)的充放電，一直到充電或放電的截止電壓。如果其最大放電倍率是10C@10s，最大充電倍率5C@10s，那么該電池可以以100A的電流進(jìn)行持續(xù)10秒的放電，以50A的電流進(jìn)行持續(xù)10秒的充電。
充放電倍率對應(yīng)的電流值乘以工作電壓，就可以得出鋰離子電池的連續(xù)功率和峰值功率指標(biāo)。充放電倍率指標(biāo)定義的越詳細(xì)，對于使用時的指導(dǎo)意義越大。尤其是作為電動交通工具動力源的鋰離子電池，需要規(guī)定不同溫度條件下的連續(xù)和脈沖倍率指標(biāo)，以確保鋰離子電池使用在合理的范圍之內(nèi)。
