鋰離子電池性能優缺點綜述

鋰離子電池以其優異的性能被廣泛應用于各個領域。

鋰離子電池的優點如下:

(1)鋰離子電池高壓平臺。單個電池的平均電壓為3.7v或3.2v，約等于三塊鎳鎘電池或鎳氫電池的串聯電壓，有利于電池組的形成。

(2)儲能密度高。與其他電池相比，鋰離子電池的能量密度非常高，達到460-600wh/kg，大約是鉛酸電池的6-7倍。這意味著在相同的充電容量下，鋰離子電池的重量更輕。經計算，相同體積的鉛酸產品重量約為鉛酸產品重量的1/5-1/6。

(3)使用壽命較長。鋰離子電池的使用壽命可達6年以上。以磷酸亞鐵鋰離子電池為例，在1C充放電速率下，最大循環可達1000次。

(4)高功率容量。電動汽車使用的磷酸亞鐵鋰離子電池最大充放電速率為15c-30c，非常適合大功率汽車的啟動和加速。

(5)自放電率很低。自放電率是鋰離子電池最突出的優點之一。在相同條件下，常溫下1個月滿電池自放電率約為10%，鎳鎘自放電率為25-30%，氫化物鎳自放電率為30-35%。

(6)無記憶效應。這意味著鋰離子電池可以隨時充電和放電，而不必像鎳氫電池或鎳錫電池那樣等待充電耗盡。

(7)高低溫適應性。鋰離子電池可以在-20℃60℃的環境中使用，經過工藝上的處理，可以在-45℃的環境中使用。

(8)環境保護。在生產、使用或報廢過程中，不含或不出現鉛、汞、鎘等有毒重金屬物質。

(9)鋰、錳、鐵、釩是我國鋰離子電池的重要原料，資源豐富;生產過程耗水量少，這對水資源匱乏的國家來說是件好事。

然而，鋰離子電池也有其自身不可克服的缺陷，重要表現在以下幾個方面:

(1)低溫時電池性能明顯下降，放電平臺減小，輸出功率減小，可用功率減小。

(2)使用不當存在安全隱患。由于鋰離子電池組件非常活躍，假如使用不當會發生電解液分解、燃燒甚至爆炸等重大事故。

(3)不同的放電速率對電池的使用容量影響較大。

(4)過充過放會對電池造成不可逆的損害。鑒于以上缺點，一般采用大容量的鋰離子電池組來監測電池保護裝置的使用情況。

表1為鋰離子電池與其他電池性能比較。

表1各種電池性能比較

二次電池的分類鋰離子電池鎳金屬氫化物電池鎳鎘電池鉛酸電池

正極系統鋰過渡金屬氧化物氫氧化鎳氫氧化鎳二氧化鉛

石墨等多層儲氫合金氧化鎘海綿鉛負極系統

隔膜系統PP/PEPP或PEPP尼龍玻璃纖維棉

電解液為有機鋰電解液KOH水溶液KOH水溶液稀硫酸

標稱電壓3.0~3.71.21.22.0

體能密度350~400wh/l320~350wh/l160~180wh/l65~wh/l

重量能量密度180~200wh/kg60~65wh/kg40~45wh/kg25~30wh/kg

離子遷移氧化還原氧化還原氧化還原

充放電方式恒流恒壓恒流充電恒流充電恒流充電恒流充電

充電端子控制恒流/電壓極限恒流極限恒流電壓調節器

安全具有一定的安全隱患

環境保護環境保護鎘污染鉛污染

最佳操作溫度為0℃~45℃~20℃~45℃~20℃~60℃~40℃~70℃

價格(2.2~2.8元/wh)/wh3.5~4.0/wh2.2~2.8/wh0.7~1.0/wh

充電器成本高(恒流、恒壓)一般(控制恒流源)一般(控制恒流源)低(電壓調節器)