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锂离子电池的性能优势和缺陷总结

时间:2014-12-5 10:46:17来源:本站原创浏览次数:
锂离子电池在各个领域被广泛使用要归功于自身众多的优良性能。

锂离子电池优点如下:

(1)锂电池电压平台高 。单体电池的平均电压为3.7V 或3.2V,约等于3 只镍镉电池或镍氢电池的串联电压,便于组成电池组。
(2)具有高储存能量密度。相对其他电池而言锂电池能量密度很高,目前已达到460-600Wh/kg,约为铅酸电池的6-7 倍。这就意味着在相同电荷容量下,锂电池重量更轻。据计算相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-1/6。
(3)使用寿命相对较长。锂电池的使用寿命可达到6 年以上。以磷酸亚铁锂为正极的锂电池为例,在1C 充放电倍率下,循环周期的最高纪录可达1000 次。
(4)具备高功率承受力。电动汽车用的磷酸亚铁锂离子电池最高充放电倍率可以达到15C-30C,这非常适合动力汽车高强度的启动和加速。
(5)自放电率很低。自放电率是锂离子电池最突出的优越性之一,室温下满电存储1 个月的自放电率约10%左右,而同等条件下镍镉为25~30%、镍氢为30~35%。
(6)无记忆效应。这意味着锂离子电池可以随时充放电,而不必像镍氢、镍锡电池一样,必须要等到电量耗尽。
(7)高低温适应性强。锂电池可在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用。
(8)绿色环保。不论生产、使用和报废都不含有也不产生铅、汞、镉等有毒重金属物质。
(9)锂离子电池的主要原材料锂、锰、铁、钒等在我国都是富产资源;生产基本不消耗水,对水之源稀缺的国家十分有利。

但锂电池也具有自身不可克服的缺陷,总结如下:

(1)低温下电池性能明显恶化,放电平台下降、输出功率减小、可用电量衰减等。
(2)错误使用存在安全隐患。由于锂离子电池组成物质非常活跃,若使用错误将会出现电解液分解、燃烧甚至爆炸的重大事故。
(3)不同放电倍率对电池的可用容量影响较大。
(4)过充电和过放电均会对电池造成不可恢复的损害。针对以上的缺点,一般大容量的锂电池组均采用了保护装置来监视电池的使用过程。

表1 给出了锂离子电池和其他电池性能的对照关系。
表1 各种电池性能对比
二次电池分类 锂离子电池 镍氢电池 镍镉电池 铅酸电池
正极体系 锂过渡金属氧化物 氢氧化亚镍 氢氧化亚镍 二氧化铅
负极体系 石墨等层状物 储氢合金 氧化镉 海绵铅
隔膜体系 PP/PEPP或PE PP 尼龙 玻璃纤维棉
电解液体系 有机锂盐电解液 KOH水溶液 KOH水溶液 稀硫酸
标称电压 3.0~3.7 1.2 1.2 2.0
体积能量密度 350~400wh/l 320~350wh/l 160~180wh/l 65~wh/l
重量能量密度 180~200wh/kg 60~65wh/kg 40~45wh/kg 25~30wh/kg
电池原理 离子迁移 氧化还原 氧化还原 氧化还原
充放电方法 恒流恒压充电 恒流充电 恒流充电 恒流充电
充电终点控制 恒流/限压 恒流限时 恒流限时 恒流稳压
安全性 有一定隐患 安全 安全 安全
环保 环保 环保 镉污染 铅污染
最佳工作温度 0℃~45℃ -20℃~45℃ -20℃~60℃ -40℃~70℃
价格(元/wh) 2.2~2.8/wh 3.5~4.0/wh 2.2~2.8/wh 0.7~1.0/wh
充电器成本 高(恒流恒压) 一般(控制恒流源) 一般(控制恒流源) 低(稳压源)


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