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三大移動電源電芯類型分析

鉅大LARGE  |  點擊量:37次  |  2020年09月02日  

摘要
隨著各種智能手機、平板機的普及,越來越多的人發現各種數碼產品尤其是手機自身的電力已經無法滿足在日常使用中對續航時間的需要,而移動電源的出現可以說在一定程度上解決了這個問題。那么對于那些沒有接觸過移動電源的消費者來說,琳瑯滿目的移動電源如何選擇呢?

隨著各種智能手機、平板機的普及,越來越多的人發現各種數碼產品尤其是手機自身的電力已經無法滿足在日常使用中對續航時間的需要,而移動電源的出現可以說在一定程度上解決了這個問題。那么對于那些沒有接觸過移動電源的消費者來說,琳瑯滿目的移動電源如何選擇呢?


好電源,關鍵還得看電芯。移動電源內部的電芯就好比是汽車的油箱和傳動系統,負責為整個移動電源提供源源不斷的動力,直接決定了移動電源的好與壞。移動電源的電路板則可以看成是控制系統,主要用來負責動力的分配及轉換,將鋰電芯所提供的3.7V(或者更高)電壓轉換成標準的5V(或者更高)電壓,來為被充電設備提供電力。


目前的移動電源電芯普遍都使用鋰離子電池,但是性能不一,而且從外形上是完全看不出來的,一般的規格標注也無法反映。下面就從電芯入手,一步一步探究移動電源的神秘世界。


鋰離子電池根據所用電解質材料的不同,可以分為液態鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(LIP)兩大類。二者所用的正負極材料是相同的,正極材料包括鈷酸鋰、鎳鈷錳和磷酸鐵鋰材料三種,負極為石墨,電池的工作原理也基本一致。


它們的主要區別在于電解質的不同,其中液態鋰離子電池使用的是液體電解質,聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質來代替。這種聚合物可以是“干態”的,也可以是“膠態”的,目前大部分采用聚合物膠體電解質。


一、鈷酸鋰(LiCoO2)


鈷酸鋰就是大家所俗稱的液態鋰離子電池,常見的形態有18650和方塊形狀。18650電池就是直徑18毫米、高65毫米的圓柱體電池(長得就像5號電池的放大版),廣泛用于筆記本電池中。由于與筆記本電池通用,現在市面上超過六成的移動電源使用的也是18650電池。


目前商業化的鋰離子電池基本上都選用層狀結構的鈷酸鋰作為正極材料,其理論容量為274mAh/g,實際容量為140mAh/g左右,也有報道實際容量已達155mAh/g。


這種正極材料工作電壓較高(平均工作電壓為3.7V),充放電電壓平穩,體積小,比能量高,循環性能好,電導率高,生產工藝簡單,容易制造。


主要優點:技術成熟,應用范圍廣泛,體積小巧。


主要缺點:循環使用壽命在300次左右,安全性能低,抗過充電性較差,不適合高倍率充放電,廢棄后對環境有污染。


二、鎳鈷錳(LiNiCoMnO2)


鎳鈷錳又稱三元材料(LiNiCoMnO2),是聚合物鋰離子電池的一種,常見的形態為方塊軟包形狀。注意,鈷酸鋰也可以做成方塊形狀,但成型后是硬的,用手捏一下可分辨出來。


三元材料隨著智能手機的普及近兩年來發展迅猛,使用的領域也越來越多。它以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整。


三元材料做正極的電池相對于鈷酸鋰電池安全性高,使用壽命較鈷酸鋰更高,達到了500次使用循環壽命。


主要優點:體積多樣性,使用范圍非常廣泛,不易爆炸,安全系數高。


主要缺點:價格較高,廢棄后污染環境,大電流充放電性能較弱。


三、磷酸鐵鋰(LiFePO4)


磷酸鐵鋰學名鐵電,與前面兩類電池最大的區別是電池的正極加入了鐵元素。鐵鋰最近幾年才剛剛起步,是一種很有潛力的材料,其安全性能與循環壽命是其它材料所無法相比的,這些也正是動力電池最重要的技術指標。充放循環壽命達2000次,單節電池過充電壓30V不燃燒,穿刺不爆炸。


磷酸鐵鋰正極材料做出的大容量電池組更易串聯使用,以滿足電動車頻繁充放電的需要,且具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜,壽命長等優點,是新一代鋰離子電池的理想正極材料。


目前鐵電以大容量的電動大巴、信號基站儲能和大型UPS應用為主,其中移動電源、AA電池剛開始試水大規模生產,這使得鐵電逐步在中大容量UPS、小型儲能電池、草坪燈、電動工具中得到廣泛應用。


主要優點:2000次循環使用壽命,大電流充放電,內阻小發熱少,安全,環保無毒。


主要缺點:售價昂貴,數碼產品領域尚未大規模使用,消費者心目中的認知度較低。


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