好的鋰電池長什么樣，我們應(yīng)該如何選鋰電池
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-13 13:32
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電池包設(shè)計，第一步就是選擇使用什么樣的鋰電池。那么，什么樣的電池才算好電池呢？
1 壽命長
二次電池壽命，包括循環(huán)壽命和日歷壽命兩個指標。循環(huán)壽命是指電池經(jīng)歷了廠家承諾的循環(huán)次數(shù)后，剩余容量仍然大于等于80%。日歷壽命是指無論使用與否，在廠家承諾的時間段內(nèi)，其剩余容量不得小于80%。
壽命，是動力電池的關(guān)鍵性指標之一，一方面，更換電池這個大動作確實麻煩且用戶體驗不好；另一方面，根本上，壽命是成本問題。
有這樣一個概念“全生命周期度電成本”，動力電池總電量乘以循環(huán)次數(shù)得到電池全生命周期可以利用的電量總和，用電池包總體價格除以這個總和，得到全生命周期內(nèi)每度電的價格。
我們平時所說的電池價格，比如1500元/kWh，都只是按照新電芯的總能量去計價，其實，全生命周期度電成本，才是終端客戶的直接利益所在。最直觀的結(jié)果就是，同樣的價格買到同樣電量的兩個電池包，一個充放50次就到了壽命終點，另一個充放了100次還能再用。這兩個電池包，那個便宜哪個貴就一目了然了。
2 成本低
電池本身每度電的價格低，是最直觀的成本。加上前面所說，對用戶來說，成本是否真的低，還要看“全生命周期度電成本”。
除了上面的兩種成本，電池的維護成本也需要考慮。針對電芯本身的維護，主要指手動均衡。BMS自帶的均衡功能受限于自身設(shè)計均衡電流的大小，可能無法實現(xiàn)電芯之間的理想均衡，隨著時間的積累，電池組中就會出現(xiàn)壓差過大問題。遇到此類情形，只得進行手動均衡，對電壓過低的電芯單獨充電。這種情形出現(xiàn)的頻率越低，則維護成本越低。
3 能量密度高/功率密度高
能量密度，指單位重量或者單位體積內(nèi)包含的能量；功率密度是指單位重量或者體積對應(yīng)的最大放電功率的數(shù)值。在道路車輛有限的空間內(nèi)，只有通過提高密度才能有效提高總體能量和總體功率。加之，當前的國家補貼，把能量密度和功率密度作為衡量補貼檔次的門檻，更加強化了密度的重要性。
但能量密度與安全性之間，存在著一定的矛盾關(guān)系，隨著能量密度的提高，安全性總會面臨更新更艱巨的挑戰(zhàn)。
4 庫倫效率高
鋰電池放電過程中放出的能量與此次放電之前電池從0開始充入電池的能量之比，叫做庫倫效率。效率的高低，主要與電池內(nèi)阻大小有關(guān)。相對于其他類型的可充電電池，鋰電池的充放電效率比較高，一般都在98%以上，因此，這個參數(shù)往往不被過多提及。
5 電壓高
由于負極材料基本都采用石墨電極，鋰電池的電壓主要的由正極材料的材料特性決定，磷酸鐵鋰電壓上限3.6V，三元鋰和錳酸鋰電池最高電壓4.2V左右。研發(fā)高電壓電芯，是鋰電池提高能量密度的一條技術(shù)路線。提高電芯輸出電壓，需要電勢高的正極材料，電勢低的負極材料和穩(wěn)定電壓高的電解液。
6 高溫性能好
鋰電池高溫性能良好，指電芯處在較高的溫度環(huán)境中，電池正負極材料，隔膜和電解液還能夠保持良好的穩(wěn)定性，在高溫下能夠正常工作，壽命不會加速衰減，高溫不容易引起熱失控事故。
鋰電池的安全風險，很大程度上來自于高溫。一般鋰電池的最高工作溫度在50℃左右，特別的可以達到60℃。負極表面的SEI膜在90℃左右就可以開始溶解，使得電芯進入自生熱階段。自生熱帶來額外的溫升，如果不及時制止，就會有熱失控的危險出現(xiàn)。
7 低溫性能好
鋰電池低溫性能好，指低溫下，電池內(nèi)部的鋰離子和電極材料還都保持較高活性，剩余容量高，放電能力衰減少，允許充電倍率大。
隨著溫度的下降，鋰電池剩余容量衰減成加速形勢。溫度越低，容量衰減越快。低溫下強行充電的危害極大，非常容易引起熱失控事故。低溫下鋰離子和電極活性物質(zhì)活力下降，鋰離子嵌入負極材料內(nèi)部的速率嚴重下降。外加電源以超過電池允許的功率充電時，大量鋰離子堆積在負極周圍，來不及嵌入電極的鋰離子得電子后直接沉積在電極表面，形成鋰單質(zhì)結(jié)晶。枝晶生長，直接穿透隔膜，刺向正極。引發(fā)正負極短路，進而導致熱失控的發(fā)生。鋰單質(zhì)性質(zhì)活潑，在180℃左右就可以劇烈反應(yīng)，無疑是熱失控的助推劑。
8 一致性好
一致性，指應(yīng)用于同一個電池包的電芯，容量、開路電壓、內(nèi)阻、自放電等參數(shù)極差小，性能近似。自身具有優(yōu)異性能的電芯單體，如果一致性不好，成組后，往往其優(yōu)異性都被抹平。有研究表明，成組后電池組容量由最小容量電芯決定，電池包壽命小于壽命最短電芯壽命。
9 安全性好
鋰電池的安全性，既包括內(nèi)部材質(zhì)的穩(wěn)定性，又包括電芯安全輔助措施的有效性。內(nèi)部材質(zhì)安全性指正負極材料、隔膜和電解液，熱穩(wěn)定性好，電解液與電極材料相容性好，電解液自身阻燃性好。安全輔助措施，指電芯的安全閥設(shè)計，熔斷器設(shè)計，溫度敏感電阻設(shè)計，靈敏度適當，單個電芯故障后，可以防止故障蔓延起到隔離作用。
10 設(shè)計友好，方便組裝
鋰電池能量密度高，為了防止單點能量過高，電池單體普遍能量較小。應(yīng)用于電動汽車的電池，需要把大量電芯組織起來，連接成一個整體使用。單體電芯經(jīng)過焊接、壓接等各種手段，形成模組，模組再經(jīng)過高壓導線連接，形成電池包。這個過程中，單體電芯是否易于焊接，是否為壓接設(shè)計了連接接口，是否方便熱管理系統(tǒng)對每個電池單體發(fā)揮作用，都會影響成組設(shè)計的簡潔性和成組效率的高低。有的電芯單體密度高，但形狀不友好，加工成電池包以后，能量密度只有單體的一半。電芯單體的連接特性不好，就會白白浪費了電芯的能量密度。
用一組尺子去衡量電芯的優(yōu)劣，利用清單檢查關(guān)鍵項目，是工程設(shè)計中一個簡單有效的好方式。然而，這種看似有趣的結(jié)構(gòu)卻存在隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計，今年上半年電動汽車發(fā)生過10起燃燒事故。某消防單位對此總結(jié)，新能源汽車發(fā)生燃燒最為常見的主要場景表現(xiàn)為充電過程中的燃燒，此外，電池在行駛或停駛過程中也會產(chǎn)生燃燒。
不久前，在北京召開的第二屆儲能電池技術(shù)發(fā)展方向研討會上，就目前電池存在的問題，與會專家提出固態(tài)電池相對是未來比較理想的選擇，并在如何提升其能量密度與安全性方面提出發(fā)展路徑。
液態(tài)鋰電池為何會頻發(fā)爆炸，有專家分析，原因在于傳統(tǒng)鋰電池在大電流下工作有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導致短路破壞；電解液為有機液體，在高溫下會加劇發(fā)生副反應(yīng)、氧化分解、產(chǎn)生氣體、發(fā)生燃燒的傾向。
而近年來，學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界認為采用固態(tài)電池在安全性上相對有所保障，視其可以繼承液態(tài)鋰電池的“江湖地位”。
