18650鋰電池的哪些特性使它成為了最成功的商業(yè)化產(chǎn)品?
這要?dú)w功于Ni-Cd電池的容量實(shí)現(xiàn)了顯著提升。舉例來說,索尼第一臺(tái)8mm攝像機(jī)使用的二次電池組型號為“NP-55”,使用5節(jié)略短于5號干電池的Ni-Cd電池。在1985年上市時(shí),容量約為700mAh,順應(yīng)高容量化的呼聲,索尼對電池進(jìn)行改進(jìn),到1989年,電池容量增加到了1300mAh(圖3)。
NP-55由5節(jié)Ni-Cd電池組成,得到了索尼第一臺(tái)8mm攝像機(jī)的采用。1985年上市之時(shí)的容量約為700mAh,1989年達(dá)到了1300mAh。
容量密度的提高得益于眾多的技術(shù)革新,其代表之一是下面介紹的發(fā)泡鎳基板。Ni-Cd電池的電極基板最初使用鎳的燒結(jié)體(燒結(jié)式鎳),之后開始采用發(fā)泡鎳基板。后者以聚氨酯泡沫和高分子纖維無紡布為起始原料。
無紡布首先經(jīng)過無電電鍍獲得導(dǎo)電性,接著經(jīng)過通常電鍍,在表面附著鎳,然后在高溫下煅燒。完成煅燒后,聚氨酯樹脂等基材將會(huì)消失,只留下鎳骨架。高分子基材原本具備的空隙原封不動(dòng),制成的電極基板的多孔度非常高。空隙率從過去燒結(jié)式的80%增至最大98%,革命性地提高了活性物質(zhì)*的填充率。通過采用這種電極,容量大約可提高30%。
*活性物質(zhì)=參與發(fā)電反應(yīng)的正極和負(fù)極的物質(zhì)。電池是將正極與負(fù)極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能輸出的裝置,參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)叫作正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)。比方說,Ni-Cd電池的正極活性物質(zhì)是NiOOH(氫氧化鎳),負(fù)極活性物質(zhì)是Cd(鎘)。
發(fā)泡鎳基板登場是在1980年代后半段,而索尼在1970年代前半段,其實(shí)已經(jīng)在著手開發(fā)同類技術(shù)。當(dāng)時(shí),索尼還將臺(tái)式計(jì)算器(與現(xiàn)在的計(jì)算器判若兩物的大型設(shè)備)商品化,內(nèi)置Ni-Cd電池作為電源。為實(shí)現(xiàn)電池的輕量化,該電池也使用了經(jīng)過無電電鍍和通常電鍍處理的無紡布作為基板。但遺憾的是我們沒有想到通過煅燒的方式清除無紡布基材。
不過,塞翁失馬焉知非福。如果我們的電極發(fā)展到了采用發(fā)泡鎳基板的程度,Ni-Cd電池(還有之后的Ni-MH電池)或許將會(huì)成為索尼電池的主力商品,使日后LIB的開發(fā)大幅延后。畢竟索尼是因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒有強(qiáng)有力的二次電池商品,才把精力投入到了開發(fā)新型二次電池LIB。
現(xiàn)在回過頭來說攝像機(jī)用電源,攝像機(jī)對于電池增加容量的要求越來越高。
但根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),二次電池技術(shù)“可達(dá)成的容量僅為理論容量的1/5左右”,按照這個(gè)規(guī)律計(jì)算,在1990年,Ni-Cd電池技術(shù)已經(jīng)基本達(dá)到了極限。之后如果不開發(fā)新電池,就無法滿足產(chǎn)品的需求。
而且,Ni-Cd電池還面臨著另一大阻礙——鎘的環(huán)境危害。各位讀者應(yīng)該聽說過鎘引發(fā)的“痛痛病”。這種疾病發(fā)病于流經(jīng)富山縣的神通川流域的居民,在國際上也相當(dāng)出名,英語甚至沿用日語叫法,稱其為itai-itaidisease。鎘已經(jīng)成為了人盡皆知的有害物質(zhì)注1)。因此,電池企業(yè)被迫要盡快擺脫Ni-Cd電池。
















