大家在購(gòu)買電池的時(shí)候應(yīng)該怎么挑選呢？應(yīng)該注重哪些參數(shù)呢？下面保定星馳小編就為大家介紹一下什么樣的鋰離子電池算是好電池。

 

 

1.壽命長(zhǎng)  

二次電池壽命，包括循環(huán)壽命和日歷壽命兩個(gè)指標(biāo)。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(wú)論使用與否，在廠家承諾的時(shí)間段內(nèi)，其剩余容量不得小于80%。

壽命，是動(dòng)力電池的關(guān)鍵性指標(biāo)之一，一方面，更換電池這個(gè)大動(dòng)作確實(shí)麻煩且用戶體驗(yàn)不好；另一方面，根本上，壽命是成本問(wèn)題。

鋰電池壽命是指電池在使用過(guò)一段時(shí)間后，容量衰減為標(biāo)稱容量（室溫25℃，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，且以0.2C放電的電池容量的70%），即可認(rèn)為壽命終止。行業(yè)內(nèi)一般以鋰電池滿充滿放的循環(huán)次數(shù)來(lái)計(jì)算循環(huán)壽命。在使用的過(guò)程中，鋰電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致容量下降，比如電解液的分解，活性材料的失活，正負(fù)極結(jié)構(gòu)的坍塌導(dǎo)致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等等。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，更高倍率的放電會(huì)導(dǎo)致容量更快的衰減，如果放電電流較低，電池電壓會(huì)接近平衡電壓，能釋放出更多的能量。

三元鋰電池的理論壽命約為800次循環(huán)，在商業(yè)化的可充電鋰電池中屬于中等。磷酸鐵鋰約為2000次，而鈦酸鋰據(jù)說(shuō)可以達(dá)到1萬(wàn)次循環(huán)。目前主流的電池廠家在其生產(chǎn)的三元電芯規(guī)格書中承諾大于500次（標(biāo)準(zhǔn)條件下充放電），但是電芯在配組做成電池包后，由于一致性問(wèn)題，主要是電壓和內(nèi)阻不可能完全一樣，其循環(huán)壽命大約為400次。推薦SOC使用窗口為10%~90%，不建議進(jìn)行深度充放電，不然會(huì)對(duì)電池的正負(fù)極結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷，若是以淺充淺放來(lái)計(jì)算的話，循環(huán)壽命至少有1000次。另外，鋰電池若是經(jīng)常在高倍率和高溫環(huán)境下放電，電池壽命會(huì)大幅下降到不足200次。

 

2. 成本低

電池本身每度電的價(jià)格低，是最直觀的成本。加上前面所說(shuō)，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，成本是否真的低，還要看“全生命周期度電成本”。

“全生命周期度電成本”，動(dòng)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(jià)格除以這個(gè)總和，得到全生命周期內(nèi)每度電的價(jià)格。

我們平時(shí)所說(shuō)的電池價(jià)格，比如1500元/kWh，都只是按照新電芯的總能量去計(jì)價(jià)，其實(shí)，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(jià)格買到同樣電量的兩個(gè)電池包，一個(gè)充放50次就到了壽命終點(diǎn)，另一個(gè)充放了100次還能再用。這兩個(gè)電池包，那個(gè)便宜哪個(gè)貴就一目了然了。

說(shuō)白了就是壽命長(zhǎng)，耐用，降低了成本。

除了上面的兩種成本，電池的維護(hù)成本也需要考慮。單純考慮前期成本，選用問(wèn)題電芯，后期維護(hù)成本及人工成本太高。針對(duì)電芯本身的維護(hù)，主要指手動(dòng)均衡。BMS自帶的均衡功能受限于自身設(shè)計(jì)均衡電流的大小，可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)電芯之間的理想均衡，隨著時(shí)間的積累，電池組中就會(huì)出現(xiàn)壓差過(guò)大問(wèn)題。遇到此類情形，只得進(jìn)行手動(dòng)均衡，對(duì)電壓過(guò)低的電芯單獨(dú)充電。這種情形出現(xiàn)的頻率越低，則維護(hù)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；電池的平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。一般在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的2.5倍，是鎳氫電池的1.8倍，因此在電池容量相等的情況下，鋰離子電池就會(huì)比鎳鎘、鎳氫電池的體積更小，重量更輕。

電池能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/電池厚度/電池寬度/電池長(zhǎng)度。

功率密度是指單位重量或者體積對(duì)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(guò)提高密度才能有效提高總體能量和總體功率。加之，當(dāng)前的國(guó)家補(bǔ)貼，把能量密度和功率密度作為衡量補(bǔ)貼檔次的門檻，更加強(qiáng)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(huì)面臨更新更艱巨的挑戰(zhàn)。

 

4. 電壓高

由于負(fù)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（下篇講解為什么鋰電池最高電壓不能突破4.2V）。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(shì)高的正極材料，電勢(shì)低的負(fù)極材料和穩(wěn)定電壓高的電解液。

 

5. 能量效率高

庫(kù)倫效率，也叫充電效率，是指電池放電容量與同循環(huán)過(guò)程中充電容量之比。即放電比容量與充電比容量之百分比。

對(duì)于正極材料來(lái)說(shuō)，是嵌鋰容量/脫鋰容量，即放電容量/充電容量;對(duì)于負(fù)極材料來(lái)說(shuō)，是脫鋰容量/嵌鋰容量，即放電容量/充電容量。

在充電過(guò)程中電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，放電過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，兩次轉(zhuǎn)化過(guò)程中電能的輸入與輸出存在一定的效率，該效率直接反映電池性能的好壞。

在專業(yè)物理學(xué)角度，庫(kù)倫效率和能量效率不一樣的，一個(gè)是電量之比，一個(gè)是做功之比。

蓄電池的能量效率與庫(kù)倫效率，但從數(shù)學(xué)表達(dá)式上看，兩者之間有一個(gè)電壓的關(guān)系。充放電的平均電壓不相等，放電平均電壓一般小于充電平均電壓

通過(guò)電池的能量效率可以判斷電池的性能，由能量守恒可知，損失的電能主要轉(zhuǎn)變成熱能，因而能量效率可以分析電池在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而可以分析內(nèi)阻與熱量的關(guān)系。并且已知能量效率可以預(yù)測(cè)電池剩余能量的多少，對(duì)電池的合理使用進(jìn)行管理。

因?yàn)檩斎氲碾娏客�往不能全部用�?lái)將活性物質(zhì)轉(zhuǎn)換為充電態(tài)，而是有部分被消耗，(例如發(fā)生不可逆的副反應(yīng)），因此庫(kù)倫效率往往小于100%。但就目前的鋰離子電池而言，庫(kù)倫效率基本都能達(dá)到99.9%及以上。

影響因素：電解質(zhì)分解，界面鈍化，電極活性材料的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、導(dǎo)電性的變化都會(huì)降低庫(kù)倫效率。

另外，值得一提的是，電池衰減對(duì)庫(kù)倫效率的影響不大，而且與溫度方面關(guān)系不大。

電流密度反映的是單位面積通過(guò)的電流大小，隨著電流密度的增大，電堆通過(guò)的電流增大，電壓效率由于內(nèi)阻的原因而降低，庫(kù)倫效率由于濃差極化等原因而降低，最終導(dǎo)致能量效率降低。

 

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(fù)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(huì)加速衰減，高溫不容易引起熱失控事故。

鋰電池的溫度顯示了顯示了電池的熱狀態(tài)，其中所存在的本質(zhì)是鋰電池產(chǎn)熱和傳熱的結(jié)果。研究鋰電池的熱特性，及其在不同狀態(tài)下的產(chǎn)熱和傳熱特性，能夠讓我們認(rèn)識(shí)到鋰電池內(nèi)部發(fā)生放熱化學(xué)反應(yīng)的主要途徑。

鋰電池的不安全行為，包括電池在過(guò)充過(guò)放、快速充放電、短路、機(jī)械濫用條件和高溫?zé)釠_擊等情況，容易觸發(fā)電池內(nèi)部的危險(xiǎn)性副反應(yīng)而產(chǎn)生熱量，直接破壞負(fù)極和正極表面的鈍化膜。

當(dāng)電芯溫度上升到130℃以后，負(fù)極表面的SEI膜分解，導(dǎo)致高活性鋰碳負(fù)極暴露于電解液中發(fā)生劇烈的氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量使電池進(jìn)入高危狀態(tài)。

當(dāng)電池內(nèi)部局部溫度升高到200℃以上時(shí)，正極表面鈍化膜分解正極發(fā)生析氧，并繼續(xù)同電解液發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量并形成高內(nèi)壓。當(dāng)電池溫度達(dá)到240 ℃以上時(shí)，還伴隨鋰炭負(fù)極同粘結(jié)劑的劇烈放熱反應(yīng)。

鋰電池的溫度問(wèn)題對(duì)于鋰電池的安全性有很大的影響。使用的環(huán)境本身也是有一定的溫度的，而鋰電池在使用的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生溫度。重要的是，溫度會(huì)對(duì)鋰電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生較大的影響，溫度過(guò)高甚至?xí)�損害鋰電池的使用壽命，嚴(yán)重的情況下會(huì)引發(fā)鋰電池的安全問(wèn)題。

 

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(shì)。溫度越低，容量衰減越快。低溫下強(qiáng)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(fù)極材料內(nèi)部的速率嚴(yán)重下降。外加電源以超過(guò)電池允許的功率充電時(shí)，大量鋰離子堆積在負(fù)極周圍，來(lái)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(zhǎng)，直接穿透隔膜，刺向正極。引發(fā)正負(fù)極短路，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控的發(fā)生。

除了因?yàn)榉烹娙萘繒?huì)嚴(yán)重衰退外，低溫下也不能對(duì)鋰電池進(jìn)行充電。在低溫充電時(shí)，電池石墨電極上的鋰離子的嵌入和鍍鋰反應(yīng)是同時(shí)存在的且相互競(jìng)爭(zhēng)。低溫條件下鋰離子在石墨中的擴(kuò)散被抑制，電解液的導(dǎo)電率下降，從而導(dǎo)致嵌入速率降低而在石墨表面上會(huì)使鍍鋰反應(yīng)更容易產(chǎn)生。鋰離子電池在低溫下使用時(shí)壽命下降的原因主要有內(nèi)部阻抗的增加與鋰離子析出使容量衰減。

 

8 .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(fù)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(jì)，熔斷器設(shè)計(jì)，溫度敏感電阻設(shè)計(jì)，靈敏度適當(dāng)，單個(gè)電芯故障后，可以防止故障蔓延起到隔離作用。

 

9. 一致性好

通過(guò)“木桶效應(yīng)”我們了解到電池一致性的重要性。一致性，指應(yīng)用于同一個(gè)電池包的電芯，容量、開(kāi)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。

 

10. 方便組裝

鋰電池能量密度高，為了防止單點(diǎn)能量過(guò)高，電池單體普遍能量較小。應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電池，需要把大量電芯組織起來(lái)，連接成一個(gè)整體使用。單體電芯經(jīng)過(guò)焊接、壓接等各種手段，形成模組，模組再經(jīng)過(guò)高壓導(dǎo)線連接，形成電池包。這個(gè)過(guò)程中，單體電芯是否易于焊接，是否為壓接設(shè)計(jì)了連接接口，是否方便熱管理系統(tǒng)對(duì)每個(gè)電池單體發(fā)揮作用，都會(huì)影響成組設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)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(huì)白白浪費(fèi)了電芯的能量密度。

 

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