鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)
鋰電池雖然是作為當(dāng)下最受歡迎的電池,但是隨著技術(shù)的發(fā)展,鋰電池也分類很多種,每種都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn),但是總來(lái)說(shuō),鋰電池具有如下的共同優(yōu)缺點(diǎn):
1、鋰電池的優(yōu)點(diǎn)
(1)電壓高:?jiǎn)误w電池的工作電壓高達(dá)3.7-3.8V(電芯電壓最高可充到4.2V),是Ni-Cd、Ni-H電池的3倍。
(2)比能量大:目前能達(dá)到的實(shí)際比能量為555Wh/kg左右,即材料能達(dá)到150mAh/g以上的比容量(3-4倍于Ni-Cd,2-3倍于Ni-MH),已接近于其理論值的約88%。
(3)循環(huán)壽命長(zhǎng):一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以上,磷酸鐵鋰的可以達(dá)到2000次以上。對(duì)于小電流放電的電器,電池的使用期限,將倍增電器的競(jìng)爭(zhēng)力。
(4)安全性能好:無(wú)公害,無(wú)記憶效應(yīng).作為L(zhǎng)i-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域:Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對(duì)環(huán)境有污染的元素:部分工藝(如燒結(jié)式)的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”,嚴(yán)重束縛電池的使用,但Li-ion根本不存在這方面的問(wèn)題。
(5)自放電小:室溫下充滿電的Li-ion儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。
(6)可快速充放電:充電30分鐘容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上,現(xiàn)在磷鐵電池可以達(dá)到10分鐘充電到標(biāo)稱容量的90%。
(7)工作溫度范圍高:工作溫度為-25~55癈,隨著電解液和正極的改進(jìn),期望能擴(kuò)寬到-40~70癈。
2、鋰電池的缺點(diǎn)
(1)衰老:與其它充電電池不同,鋰離子電池的容量會(huì)緩慢衰退,與使用次數(shù)無(wú)關(guān),而與溫度有關(guān)。可能的機(jī)制是內(nèi)阻逐漸升高,所以,在工作電流高的電子產(chǎn)品更容易體現(xiàn)。用鈦酸鋰取代石墨似乎可以延長(zhǎng)壽命。儲(chǔ)存溫度與容量永久損失速度的關(guān)系:
充電電量 | 儲(chǔ)存溫度0℃ | 儲(chǔ)存溫度25℃ | 儲(chǔ)存溫度40℃ | 儲(chǔ)存溫度60℃ |
40%~60% | 2%/年 | 4%/年 | 15%/年 | 25%/年 |
100% | 6%/年 | 20%/年 | 35%/年 | 80%/6月 |
(2)不耐受過(guò)充:過(guò)充電時(shí),過(guò)量嵌入的鋰離子會(huì)永久固定于晶格中,無(wú)法再釋放,可導(dǎo)致電池壽命短及產(chǎn)氣造成氣鼓。
(3)不耐受過(guò)放:過(guò)放電時(shí),電極脫嵌過(guò)多鋰離子,可導(dǎo)致晶格坍塌,從而縮短壽命及產(chǎn)氣造成氣鼓。
(4)需要多重保護(hù)機(jī)制:由于錯(cuò)誤使用會(huì)減少壽命,甚至可能導(dǎo)致爆炸,所以,鋰離子電池設(shè)計(jì)時(shí)增加了多種保護(hù)機(jī)制。
保護(hù)電路:防止過(guò)充、過(guò)放、過(guò)載、過(guò)熱。
排氣孔:避免電池內(nèi)部壓強(qiáng)過(guò)大。
隔膜特性:有較高的抗穿刺強(qiáng)度,防止內(nèi)部短路;在電池內(nèi)部溫度過(guò)高時(shí)還能融化,阻止鋰離子通過(guò),阻滯電池反應(yīng),升高內(nèi)阻(至2kQ)。