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鋰電池：三大電芯類(lèi)型分析

鋰離子電池根據(jù)所用電解質(zhì)材料的不同，可以分為液態(tài)鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(LIP)兩大類(lèi)。二者所用的正負(fù)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(fù)極為石墨，電池的工作原理也基本一致。

它們的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同，其中液態(tài)鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì)，聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來(lái)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膠體電解質(zhì)。

一、鈷酸鋰(LiCoO2)

鈷酸鋰就是大家所俗稱的液態(tài)鋰離子電池，常見(jiàn)的形態(tài)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(zhǎng)得就像5號(hào)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(xiàn)在市面上超過(guò)六成的移動(dòng)電源使用的也是18650電池。

目前商業(yè)化的鋰離子電池基本上都選用層狀結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰作為正極材料，其理論容量為274mAh/g，實(shí)際容量為140mAh/g左右，也有報(bào)道實(shí)際容量已達(dá)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(wěn)，體積小，比能量高，循環(huán)性能好，電導(dǎo)率高，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，容易制造。

主要優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，應(yīng)用范圍廣泛，體積小巧。

主要缺點(diǎn)：循環(huán)使用壽命在300次左右，安全性能低，抗過(guò)充電性較差，不適合高倍率充放電，廢棄后對(duì)環(huán)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(jiàn)的形態(tài)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(lái)。

三元材料隨著智能手機(jī)的普及近兩年來(lái)發(fā)展迅猛，使用的領(lǐng)域也越來(lái)越多。它以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。

三元材料做正極的電池相對(duì)于鈷酸鋰電池安全性高，使用壽命較鈷酸鋰更高，達(dá)到了500次使用循環(huán)壽命。

主要優(yōu)點(diǎn)：體積多樣性，使用范圍非常廣泛，不易爆炸，安全系數(shù)高。

主要缺點(diǎn)：價(jià)格較高，廢棄后污染環(huán)境，大電流充放電性能較弱。

三、磷酸鐵鋰(LiFePO4)

磷酸鐵鋰學(xué)名鐵電，與前面兩類(lèi)電池最大的區(qū)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(huán)壽命是其它材料所無(wú)法相比的，這些也正是動(dòng)力電池最重要的技術(shù)指標(biāo)。充放循環(huán)壽命達(dá)2000次，單節(jié)電池過(guò)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(lián)使用，以滿足電動(dòng)車(chē)頻繁充放電的需要，且具有無(wú)毒、無(wú)污染、安全性能好、原材料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)大巴、信號(hào)基站儲(chǔ)能和大型UPS應(yīng)用為主，其中移動(dòng)電源、AA電池剛開(kāi)始試水大規(guī)模生產(chǎn)，這使得鐵電逐步在中大容量UPS、小型儲(chǔ)能電池、草坪燈、電動(dòng)工具中得到廣泛應(yīng)用。

主要優(yōu)點(diǎn)：2000次循環(huán)使用壽命，大電流充放電，內(nèi)阻小發(fā)熱少，安全，環(huán)保無(wú)毒。

主要缺點(diǎn)：售價(jià)昂貴，數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域尚未大規(guī)模使用，消費(fèi)者心目中的認(rèn)知度較低