鋰電池與鎳氫電池充電方式的區(qū)別

很多消費者在電池的使用過程中,往往存在電池的使用方法都是相同的概念,現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)是主流,但以往的鎳氫電池使用方式仍然被應用在鋰電池上，其實鋰電池跟鎳氫電池除了產(chǎn)品不一樣外，使用方式也不相同。

新買的鋰電池：頭三次先用至自然關機，再配合原裝直充在手機開機充電到滿，然后繼續(xù)保持充電約1小時（2000mah以上約2小時）。

日常：充滿就可，滿后續(xù)充莫超過1小時。避免深夜充（電網(wǎng)電壓偏高）。電池可隨充隨用，可用到告警或關機。注意用到關機的電池盡量及時充電，否則電池自放電、電壓繼續(xù)下降可能導致自鎖保護無法充電。要養(yǎng)成習慣：白天到單位、晚上到家，就開始充電，充滿后或離開、睡覺前拔掉電源。

使用：一般鋰電池可隨充、隨用、隨停。循環(huán)壽命是指全充全放次數(shù)，部分充放電可理解為幾分之一次壽命。電池使用的關鍵：電池充滿，可加充電20分鐘-半小時以達到飽和，但一定要避免充滿后長時間充電。滿后長時間繼續(xù)充電會導致副反應，結(jié)果是容量下降及內(nèi)阻變大，出現(xiàn)容量縮短、一打電話就關機的情況。PPC等帶電量芯片的機器，最好一直用到?jīng)]電再充，主要是考慮電量顯示計量的問題。

電池充滿后繼續(xù)充電對鋰電池傷害很大。滿后繼續(xù)充電，電池內(nèi)部將產(chǎn)生副反應，活性物質(zhì)減少，垃圾物質(zhì)增多，容量下降，內(nèi)阻增大，嚴重過充直接破壞電池結(jié)構，導致電池報廢。現(xiàn)在一些充電器也提供了充電保護模式,會根據(jù)電池的電量是否充滿調(diào)節(jié)充電模式,可以有效的保護電池。

鋰離子電池可隨時充電，對壽命的影響有限，對PPC等帶電量計電池，建議用到自動關機后充電，以免影響。隨時可充電、隨時可停止，如果充滿了繼續(xù)充電，會對電池的壽命產(chǎn)生影響。

性能

　　鋰離子電池和燃料電池內(nèi)部發(fā)生的化學反應已經(jīng)決定了電池的可逆電動勢。對于一個電化學反應，其可逆電動勢可由公式計算為：

　　其中是在標準狀態(tài)下電化學反應的吉布斯自由能的變化，吉布斯自由能的變化反映了電化學反應在熱力學上的可能性，的大小由反應本身的性質(zhì)、反應物和生成物的濃度以及反應溫度決定。n為每摩爾反應物轉(zhuǎn)移的電子摩爾數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)。在標準狀態(tài)下燃料電池的可逆電動勢為1.25V左右，可逆電動勢隨溫度升高而降低。而對于鋰離子電池，由于在反應過程中正負極材料的結(jié)構不斷發(fā)生變化，因此其可逆電動勢也不斷變化，電池的可逆電動勢與反應發(fā)生的程度有對應的關系，因此可以根據(jù)OCV-SOC曲線，通過測量OCV判斷電池的荷電狀態(tài)。燃料電池和鋰離子電池在實際使用過程中性能曲線如表2所示。

　　能量密度

　　電動汽車完全以電池作為動力，更強調(diào)充電后的續(xù)駛能力，因而更關注電池的能量密度。鋰離子電池能量密度提升受制于電池材料理論瓶頸。目前，國內(nèi)電動汽動力型動力電池正極材料以磷酸鐵鋰（LFP）為主，負極材料仍主要采用石墨材料，其比能量約為90~140Wh/kg。而燃料電池是一種發(fā)電裝置，能量密度遠高于鋰離子電池。在與能量密度直接對應的整車續(xù)駛里程方面，頂級豪華電動汽車Tesla的續(xù)駛里程剛達到500km；而以豐田Mirai、現(xiàn)代ix35為典型代表的燃料電池車續(xù)駛里程都在500km以上。因此在能量密度方面，燃料電池比鋰離子電池好。

　　壽命

　　燃料電池和鋰離子電池的性能都會隨著電池使用程度的加深而變差。并且汽車的起停和加減速工況占總工況的很大一部分，這使得電池工作電流區(qū)間跨度大，且電流變化率也非常大，這無疑會縮短電池壽命。因此，對動力型燃料電池和鋰離子電池的壽命問題進行研究成為其使用關鍵問題之一。

　　成本

　　目前，國內(nèi)鋰離子電池系統(tǒng)的成本在1800元/kWh左右，燃料電池堆（不含系統(tǒng)中的燃料系統(tǒng)等各種附件）的成本在5000元/kW左右。對于一輛普通轎車，假設是電動汽車，電量配置60kWh（BYDE6配置60kWh）其成本在9.6萬元。如果是燃料電池車，功率配置100kW(豐田Mirai配置114kWh)，電堆成本在50萬左右。

　　燃料電池的成本目前明顯高于鋰離子電池，這是限制燃料電池發(fā)展的瓶頸。一般認為，燃料電池的成本偏高主要是由于使用了貴金屬Pt，而實際Pt的成本計算如下：目前較高的Pt載量的水平為：0.4mg/cm2，其電性能水平為1600Ma@0.6V/cm2，即0.96W/cm2。對于100kW的燃料電池系統(tǒng)中使用的Pt含量為41.67g。Pt的價格按照500元/g計算，使用的Pt的成本為41.67*500=20833元。對于100kW的燃料電池堆的成本在50萬元以上，Pt的成本只占總成本的4%左右。燃料電池的成本主要是因為目前材料和系統(tǒng)的工藝都不太成熟，而隨著商業(yè)化的發(fā)展，其成本必然有非常大幅度下降。

　　安全性與相關法規(guī)

　　動力電池的安全性是電動汽車發(fā)展過程中首先需要考慮和解決的問題。動力型鋰離子電池安全性的提高需要建立從材料、電池及關鍵部件到系統(tǒng)安全保障等一系列技術措施。隨著單體電池的大型化和成組化使用，動力型鋰離子電池系統(tǒng)安全問題面臨著新的挑戰(zhàn)。而燃料電池的燃料是氫氣，屬于易燃易爆氣體，因此市場普遍擔心其的安全性問題，而實際上氫氣的安全性相較于汽油和天然氣并不差。

　　單體層級燃料電池的安全設計少于鋰離子電池。系統(tǒng)集成層級燃料電池系統(tǒng)比鋰離子電池系統(tǒng)復雜。由于使用了可燃氣體氫氣，多了對氫氣的泄露保護設計。由于需要防止質(zhì)子交換膜潤濕不充分帶來的影響，需要通過監(jiān)控內(nèi)阻來監(jiān)控內(nèi)部濕度的變化。燃料電池和鋰離子電池相關安全性設計。

　　動力型鋰離子電池的還原劑和氧化劑都存儲在同一個裝置中，之間僅有一層微米級別厚度的隔膜，而燃料電池的還原劑和氧化劑在電池外部分開放置。從原理上講，燃料電池的安全性優(yōu)于鋰離子電池。通過一系列的安全防護，兩種電池的安全性都在可接受的程度。

　　為了保證動力電池的安全性，國家針對動力型鋰離子電池和燃料電池制定了一系列的標準，從而確保動力電池的安全性、可靠性。如表5所示，燃料電池相對鋰離子電池的標準偏少，發(fā)行時間早，標準與現(xiàn)狀符合性不如鋰離子電池。電動汽車有對應的定型試驗規(guī)程《GB/T18388—2005電動汽車定型試驗規(guī)程》，而燃料電池車定型規(guī)程作為汽車行業(yè)對于新能源汽車產(chǎn)品定型的一個必備標準急待推出。

　　三、前景及展望

　　綜合來看，在能量密度、壽命和安全性方面燃料電池優(yōu)于鋰離子電池；而在成本方面，燃料電池比不上鋰離子電池。目前鋰離子電池的關鍵技術為能量密度提升，安全性，熱管理，系統(tǒng)集成優(yōu)化控制等；燃料電池的關鍵技術有耐久性，冷啟動，系統(tǒng)集成優(yōu)化控制等。無論燃料電池還是鋰離子電池，相關的技術均有大量進步的空間。對于鋰離子電池來說，如果其能量密度能夠進一步提高，循環(huán)壽命能夠更長，則也是一種非常優(yōu)秀的驅(qū)動能源。如果燃料電池的成本能夠降低，則能夠真正作為汽油/柴油燃料的替代能源。能量密度的提升面臨基礎學科領域的瓶頸，很難得有質(zhì)的提升；而成本的降低，可以通過商業(yè)化解決。因此短期來看，鋰離子電池比燃料電池更適用；長期來看，燃料電池比鋰離子電池更有發(fā)展前景。