科能電池價格（電池）

隨著越來越多的人需要了解儲能行業(yè)，而電池又是儲能的核心，輕舟科技匯編了相關(guān)資料，整理了一份深入淺出的資料，方便大家學(xué)習(xí)。相信大家看完后，會對電池形成較為專業(yè)的知識框架，成為半個專家，祝大家學(xué)習(xí)愉快~電池家族電池分類*“鋰電池”這個名稱本來指

隨著越來越多的人需要了解儲能行業(yè)，而電池又是儲能的核心，輕舟科技匯編了相關(guān)資料，整理了一份深入淺出的資料，方便大家學(xué)習(xí)。相信大家看完后，會對電池形成較為專業(yè)的知識框架，成為半個專家，祝大家學(xué)習(xí)愉快~

電池家族

電池分類

* “鋰電池”這個名稱本來指鋰金屬電池，是一次電池，但因為易爆炸所以早已不再應(yīng)用。現(xiàn)在所稱的鋰電池一般都是鋰離子電池。

平時我們使用的7號、5號電池，都屬于干電池；早年磚頭手機“大哥大”使用的則是鎳氫電池；小電車里使用的通常是鉛酸電池，4個一組方方正正打包地在一起；而我們的手機里、筆記本電腦里，乃至電動汽車里，使用的大多都是鋰離子電池了。

主要電化學(xué)電池儲能電池的特性比較

電池名詞解析

SOX：全稱是State Of X,電池的狀態(tài)描述，H是英文Health,C是容量，P是功率，E是能量，有點像發(fā)動機的參數(shù)，排量，功率，能量，運行時間等。大致意思是一致的。

SOC：(State of Charge) 指電池的荷電量，電池的電量好比水桶中的水，在某一時刻電池中含有多少可用電量即稱為該時刻電池的SOC.在完全放電完畢的情況下SOC為0，完全充滿電的情況下SOC為1。可用容量/實際容量。

DOD: (Depth of Discharge) 指電池的放電深度，電池在充滿的情況下其DOD為0，完全放電完畢其DOD為1，所以，正常情框下面電池的DOD是一個介于0和1之間的數(shù)值，DOD和SOC的關(guān)系為：DOD+SOC＝1。

SOH：(State of health) 指電池當前實際容量/電池初始額定容量，隨著電池老化，SOH會不斷降低。 一般根據(jù)容量和內(nèi)阻來衡量

采用電池容量衰減定義SOH的文獻最多，給出的 SOH定義如下：

式中：Caged為電池當前容量；Crated為電池額定容量。

鋰電池發(fā)展歷史

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鋰電池分類

鋰電池分類

按實用性能分：功率型（短跑，短時高功率輸出）和能量型（長跑，高能量存儲）

按外觀：圓柱，方形（鋼/鋁外殼），軟包（鋁塑膜）

按電解質(zhì)材料：液態(tài)鋰離子電池（LIB）和聚合物鋰離子電池（PLB）。

液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質(zhì)（目前動力用電池多為此種）。聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來代替，這種聚合物可以是“干態(tài)”的，也可以是“膠態(tài)”的，目前大部分采用聚合物凝膠電解質(zhì)。關(guān)于固態(tài)電池，嚴格意義上的是指電極和電解質(zhì)均為固態(tài)的。

按正極材料：磷酸鐵鋰電池（LFP）、鈷酸鋰電池（LCO）、錳酸鋰電池（LMO）、（二元電池：鎳錳酸鋰/鎳鈷酸鋰）、（三元：鎳鈷錳酸鋰電池（NCM）、鎳鈷鋁酸鋰電池（NCA））。

按負極材料：鈦酸鋰電池（LTO）、石墨烯電池、納米碳纖維電池。

18650電池

18650是一種鋰離子電池的型號,類似干電池的7號5號1號等等。

18650是鋰離子電池的鼻祖--日本SONY公司當年為了節(jié)省成本而定下的一種標準性的鋰離子電池型號，其中18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，0表示為圓柱形電池。 常見的18650電池分為鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池。鋰離子電池電壓為標稱電壓為3.7v，充電截止電壓為4.2v，容量通常為1200mAh-3350mAh，磷酸鐵鋰電池標稱電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6v，常見容量是2200mAh-2600mAh。

18650的優(yōu)點：

標準化：18650電池是最早、最成熟、最穩(wěn)定的鋰離子電池，日本廠商積在一致性方面積累了很高水準，單個電池發(fā)生問題時好替換。

安全性：18650電池一般是鋼殼，相對于可能的碰撞問題方面安全性更好；而且隨著18650電池生產(chǎn)工藝水平的的不斷提高，安全性也在不斷提高。鋼殼鋰電池容易發(fā)生爆炸問題，不過現(xiàn)在18650電芯上都設(shè)計有安全閥，不僅可以釋放內(nèi)部過大壓力，還會物理斷開電池與外界的電路連接，相當于將該電芯物理隔斷，以保證電池包其它電芯的安全。

但其他電池與之相比也有一定優(yōu)勢，例如聚合物鋰電池的相對安全性高，能量密度高，包裝膜強度低，不會爆炸，最惡劣就是燃燒。能夠定制設(shè)計，但相應(yīng)研發(fā)成本提高，通用性降低。

磷酸鐵鋰電池（LFP）

磷酸鋰鐵（分子式LiFePO4，Lithium Iron Phosphate ，又稱磷酸鐵鋰、鋰鐵磷，簡稱LFP），是一種鋰離子電池的正極材料，也稱為鋰鐵磷電池，特色是不含鈷等貴重元素，原料價格低且磷、鋰、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會有供料問題。其工作電壓適中（3.2V）、電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。

鋰電池電壓、容量

鋰離子電池的電壓只能是 3.7V 嗎? - 知乎

鋰電池容量

鋰離子電池的電壓會隨著放電電流、環(huán)境溫度和正負極材料的不同而變化。

這張圖是使用鈷酸鋰作正極材料的松下2550mAh鋰離子電池的放電曲線，從上到下3根曲線代表使用三種不同的放電電流時電壓和容量變化的情況。

首先，在充放電過程中，電壓是持續(xù)變化的。以490mA為例，電池充滿電時開路電壓為4.2V，隨著放電的進行，電壓（縱坐標）緩慢降低，放出的電量（橫坐標）逐漸增加，直至3.5V時電壓開始陡降。雖然在整個放電過程中電壓一直都在變化，但為簡單起見，只把曲線平緩放電部分的均值3.7V標注為電池電壓。這段電壓也叫做標稱電壓。

該電壓是在小電流和室溫環(huán)境下測得的，會隨放電電流增大和溫度降低而減小。

另一個影響電池電壓的重要因素是正負極材料，上述松下電池分別使用鈷酸鋰和石墨作為正負極材料，這也是前幾年整個鋰電池產(chǎn)業(yè)的標準材料。隨著新材料在電池中的應(yīng)用，這兩年出現(xiàn)了一些3.6V或3.8V的鋰電池，它們使用了不同的正極材料，相對于鈷酸鋰電池，它們都能提高能量密度，即在單位重量和體積內(nèi)存儲更多的電量。

電池容量分為額定容量和實際容量。

1、實際容量是指在一定的放電條件下，電池實際放出的電量。實際容量總是低于理論容量。

2、額定容量是指在設(shè)計和制造電池時，規(guī)定電池在一定放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的電量。

電池容量一般以AH(安培小時，安時)計算，單體電池上為了方便一般都標注為mAh（毫安時）。若電池的額定容量是1300mAh，即130mA的電流給電池放電，那么該電池可以持續(xù)工作10小時（1300mAh/130mA=10h）。這是理想狀態(tài)下的分析，數(shù)碼設(shè)備實際工作時的電流不可能始終恒定在某一數(shù)值。

18650鋰電池的容量一般為1200mah~3600mah之間。

現(xiàn)在衡量手機電池容量的單位是mAh，高中知識告訴我們，這是電量的單位，還需要乘上個電壓才是能量的單位。

電池容量計算方法：

電池能量計算方法：

等等，手機消耗的明明是能量，怎么用個電量的單位來衡量它？！這其實是因為在手機這類便攜式電子設(shè)備中，為了減小電池的體積，鋰離子電池的正極使用的都是鈷酸鋰，這種正極材料具有很高的壓實密度。正因為手機電池的正極用的都是同一種材料，所以電池的電壓都比較接近（理論上是3.7V，這個具體和不同電池生產(chǎn)商的工藝有關(guān)），再加上手機里面往往只有一塊單體電池（請忽視最近某手機廠出的某款手機，里面有兩塊2000mAh的電池），只用容量其實就可以衡量電池儲存能量的大小。

但是電腦上的電池卻會同時標注電池的容量（電量）和能量。這是因為，電腦中不只有一塊單體電池啊，里面有很多塊電池串并聯(lián)，形成了電池組，就不能用電池的容量來衡量了。高中知識告訴我們：同一型號的電池，電池并聯(lián)后，電池組的電壓不變，但會增加電池組的容量；電池串聯(lián)，電池組的容量不變，但是會增加電池組的電壓。

電池并聯(lián) | 來源：esigara.eu

電池串聯(lián) | 來源：batteryuniversity.com

現(xiàn)在就以小編手頭上的這臺筆記本電腦為例，它的規(guī)格參數(shù)上寫著“57.4Wh/7565mAh@7.6V（典型容量）”，這就說明，這是由四塊容量為3782.5mAh，電壓為3.8V鋰離子電池串并聯(lián)形成的電池組，7565mAh×7.6V=57.494Wh。那么為什么不是由兩塊7565mAh的電池串聯(lián)呢？嘿嘿，7565mAh的電池容量太大了，對生產(chǎn)的要求比較高；其次3782.5mAh的電池其實就是手機上用的電池，對工廠來說，只要一條生產(chǎn)線就可以同時生產(chǎn)手機、電腦用的電池，這樣可以減少成本。

然后小編去看了另一臺筆記本電腦的電池規(guī)格參數(shù)，見下圖。

乍一看，這塊電池的容量就比手機電池大一點，怎么能給筆記本電腦用？但是看一下它的電壓就恍然大悟。這是由6塊容量為2200mAh，電壓為3.6V的電池串并聯(lián)而成的，也就是傳說中的6芯鋰離子電池（里面有6個單體電池）。從這根電池的形狀（長長的）和2200mAh的容量可以看出，這是18650電池（就是電池直徑為18mm，高度為65mm的圓柱電池）。

所以，衡量電池的續(xù)航能力，還是看能量比較靠譜，自己動手算一算。

為什么選擇鋰離子電池

輕便

鋰離子電池的重量能量密度目前一般在200～260wh/g；鉛酸電池一般在50~70wh/g，鎳氫電池在40～70wh/kg。這就意味著相同容量的情況下，另外兩種電池是鋰電池的3~5倍重。所以在儲能裝置輕量化上，鋰電池占居絕對優(yōu)勢。

鋰電池的體積容量密度通常是鉛酸電池的1.5倍左右，鎳氫電池的能量密度只有鋰離子電池的60-80%，所以相同容量的情況下，鋰電池的體積也更小。

充電快

由于鋰離子性能活潑，在電池內(nèi)部移動的速度較快，所以充電電流較大，充電速度較快，一根鋰離子電池大約3小時就能充滿；而鎳氫電池充電速度很慢，充滿大致需要1天。

沒有記憶效應(yīng)

記憶效應(yīng)是電池因為使用而使電池內(nèi)容物產(chǎn)生結(jié)晶的一種效應(yīng)。對鎳基電池來說，放久了之后鎳極板上的晶體會變得粗大，影響和電解液的接觸，導(dǎo)致容量下降。進行幾次完全的充放電能讓晶粒細化，讓容量部分恢復(fù)，這就是所謂的“激活”。

而鋰電池并沒有記憶效應(yīng)，只需要通過3-5次正常的充放循環(huán)就可以激活電池，恢復(fù)正常容量。

環(huán)保

在環(huán)保政策下，為了保障所處的環(huán)境能夠減少污染，在鉛酸電池的生產(chǎn)，使用和回收中，都存在因處理不當而造成的污染，而鋰電池由于本身的包裝和密封工作比較完善，會相對環(huán)保一些。

鋰電池的安全性問題

鋰電池有輕便、充電快等優(yōu)點，那為什么鉛酸電池等其他二次電池也還在市場流通呢？

除了成本、適用領(lǐng)域不同等問題，還有一個原因是安全性。

鋰是世界上最活潑的金屬，由于其化學(xué)特性太活潑，當鋰金屬暴露在空氣中時會與氧氣產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng)，因此容易產(chǎn)生爆炸、燃燒等現(xiàn)象。此外，鋰電池充放電過程中內(nèi)部也會產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，爆炸和自燃主要都是因為鋰電池發(fā)熱后所累積起來、來不及擴散和釋放所導(dǎo)致的。簡單來說就是鋰電池在充放電過程中會產(chǎn)生大量的熱量，這會導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度升高以及單體電池之間的溫度不均勻，從而造成電池的性能不穩(wěn)定。

熱失控

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

鋰離子電池?zé)崾Э厥鹿实挠|發(fā)原因有很多種，根據(jù)觸發(fā)的特征，可以分為機械濫用觸發(fā)、電濫用觸發(fā)和熱濫用觸發(fā)三種方式。

機械濫用：指的是由汽車碰撞等引起的針刺、擠壓以及重物沖擊等；

電濫用：一般由電壓管理不當或電器元件故障引起，包括短路、過充電和過放電等；

熱濫用：由溫度管理不當導(dǎo)致的過熱引起的。

這三種觸發(fā)方式之間相互關(guān)聯(lián)，如上圖所示，機械濫用一般會引起電池隔膜的變形或破裂，導(dǎo)致電池內(nèi)部正負極直接接觸短路，出現(xiàn)電濫用；而電濫用下，焦耳熱等產(chǎn)熱增加，引起電池溫度上升，發(fā)展為熱濫用，進一步觸發(fā)電池內(nèi)部的鏈式產(chǎn)熱副反應(yīng)，最終導(dǎo)致電池?zé)崾Э匕l(fā)生。

電池?zé)崾Э囟际怯捎陔姵氐纳鸁崴俾蔬h高于散熱速率，且熱量大量累積而未及時散發(fā)出去所引起的。從本質(zhì)上而言，“熱失控”是一個能量正反饋循環(huán)過程：升高的溫度會導(dǎo)致系統(tǒng)變熱，系統(tǒng)變熱后溫度升高，又反過來讓系統(tǒng)變得更熱。

熱失控的過程：

1. 電池內(nèi)部升溫，SEI膜在高溫下表面的SEI膜分解，嵌入石墨的鋰離子與電解液、黏結(jié)劑會發(fā)生反應(yīng)，進一步把電池溫度推高到150℃，此溫度下又有新的劇烈放熱反應(yīng)發(fā)生。
2. 電池溫度達到200℃之上時，正極材料分解，釋放出大量熱和氣體，電池開始鼓包，持續(xù)升溫。250-350℃嵌鋰態(tài)負極開始與電解液發(fā)生反應(yīng)。
3. 充電態(tài)正極材料開始發(fā)生劇烈分解反應(yīng)，電解液發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，釋放出大量的熱，產(chǎn)生高溫和大量氣體，電池發(fā)生燃燒爆炸。

過充

過充時析出鋰枝晶的問題：

鈷酸鋰電池，在充滿電后，仍有大量的鋰離子留在正極。也就是說，負極上容納不了更多的附著在正極上的鋰離子，但在過充狀態(tài)下，正極上多余的鋰離子仍會向負極游動，因不能完全容納便會在負極上形成金屬鋰，由于這種金屬鋰是樹枝狀的晶體，因而被稱為枝晶，枝晶過長后容易刺穿隔膜，導(dǎo)致內(nèi)部短路。由于電解液的主要成分是碳酸脂，燃點和沸點較低，這樣，在溫度較高的情況下就會燃燒甚至爆炸。

如果是聚合物鋰電池，電解液為膠體，容易發(fā)生更猛烈的燃燒。

為了解決這一點，科學(xué)家們嘗試更換更安全的正極材料。錳酸鋰電池的材料具有一定的優(yōu)點，它可以保證在滿電狀態(tài)下，正極的鋰離子可以完全嵌入到負極炭孔中，而不是像鈷酸鋰那樣會在正極有一定殘留，一定程度上避免了枝晶的產(chǎn)生。錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)使其氧化性能遠遠低于鈷酸鋰，即使外部短路(而非內(nèi)部短路)，也基本能避免析出金屬鋰引發(fā)燃燒和爆炸。磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定更高，電解液氧化能力低，因而安全性高。

老化

鋰離子電池的老化衰減外在表現(xiàn)為容量衰減和內(nèi)阻增加，其內(nèi)部的老化衰減機理包括正負極活性材料損失和可用鋰離子損失等。

當發(fā)生負極材料老化衰減、負極容量不足的情況時，也更易發(fā)生負極析鋰的危險。

在過放電等情況下，負極對鋰電勢會升高到3V以上，高于銅的溶解電位，造成銅集流體的溶解。溶解的銅離子會在正極表面析出，并形成銅枝晶。銅枝晶會穿過隔膜，造成內(nèi)短路，嚴重影響電池的安全性能。

此外，老化電池的耐過充能力會有一定程度的下降，主要由于內(nèi)阻增加和正負極活性物質(zhì)的減少，導(dǎo)致電池過充電過程中焦耳熱增加，在更少的過充電量下便可能觸發(fā)副反應(yīng)，引發(fā)電池?zé)崾Э亍６跓岱€(wěn)定性方面，負極析鋰會導(dǎo)致電池?zé)岱€(wěn)定性的急劇下降。

總而言之，老化后的電池安全性能會大大降低，嚴重危害電池的安全。

解決辦法

最常見的方案是為電池儲能系統(tǒng)配備電池管理系統(tǒng)（BMS），例如Tesla Model S中使用的8000個18650電池，就是通過其電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)對電池各種物理參數(shù)實時監(jiān)測、評估電池使用狀態(tài)、并進行在線診斷和預(yù)警，同時也能夠進行放電與預(yù)充控制、電池的均衡管理和熱管理等。

鋰電池應(yīng)用

現(xiàn)階段，在鋰電池儲能系統(tǒng)中，應(yīng)用的大多是磷酸鐵鋰（LFP）電池。磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、綠色環(huán)保等一系列獨特優(yōu)點。

三元鋰電池（Ternary Lithium Battery），是指以鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰為正極材料，以石墨為負極材料，以六氟磷酸鋰為主的鋰鹽作為電解質(zhì)的鋰電池。 因為其正極材料包含了鎳、鈷、錳/鋁三種金屬元素，因此得名“三元”。三元鋰電池主要應(yīng)用在動力電池領(lǐng)域，稍微犧牲其能量密度等指標，以達到更高的安全性。

參考：

關(guān)于鋰離子電池，你所不知道的一些事兒

鈷酸鋰18650鋰電池與磷酸鐵鋰18650鋰電池參數(shù)

鋰離子電池的安全性：熱失控、材料、老化、工藝

鋰電池安全嗎？會爆炸嗎？種類有哪些？各種類鋰電池的安全性比較

鋰電池安全問題真的無解嗎？