科能電池價格（電池）

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

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用?，F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,電池的狀態描述，H是英文Health,C是容量，P是功率，E是能量，有點像發動機的參數，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?？捎萌萘?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之間的數值，DOD和SOC的關系為：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。 一般根據容量和內阻來衡量

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）

按電解質材料：液態鋰離子電池（LIB）和聚合物鋰離子電池（PLB）。

液態鋰離子電池使用液體電解質（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來代替，這種聚合物可以是“干態”的，也可以是“膠態”的，目前大部分采用聚合物凝膠電解質。關于固態電池，嚴格意義上的是指電極和電解質均為固態的。

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的優點：

標準化：18650電池是最早、最成熟、最穩定的鋰離子電池，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。鋼殼鋰電池容易發生爆炸問題，不過現在18650電芯上都設計有安全閥，不僅可以釋放內部過大壓力，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。能夠定制設計，但相應研發成本提高，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、可快速充電且循環壽命長，在高溫與高熱環境下的穩定性高。

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業的標準材料。隨著新材料在電池中的應用，這兩年出現了一些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、額定容量是指在設計和制造電池時，規定電池在一定放電條件下應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工作10小時（1300mAh/130mA=10h）。這是理想狀態下的分析，數碼設備實際工作時的電流不可能始終恒定在某一數值。

18650鋰電池的容量一般為1200mah~3600mah之間。

現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商的工藝有關），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，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，電池并聯后，電池組的電壓不變，但會增加電池組的容量；電池串聯，電池組的容量不變，但是會增加電池組的電壓。

電池并聯 | 來源：esigara.eu

電池串聯 | 來源：batteryuniversity.com

現在就以小編手頭上的這臺筆記本電腦為例，它的規格參數上寫著“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的電池串聯呢？嘿嘿，7565mAh的電池容量太大了，對生產的要求比較高；其次3782.5mAh的電池其實就是手機上用的電池，對工廠來說，只要一條生產線就可以同時生產手機、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格參數，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

記憶效應是電池因為使用而使電池內容物產生結晶的一種效應。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，這就是所謂的“激活”。

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

環保

在環保政策下，為了保障所處的環境能夠減少污染，在鉛酸電池的生產，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，會相對環保一些。

鋰電池的安全性問題

鋰電池有輕便、充電快等優點，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，由于其化學特性太活潑，當鋰金屬暴露在空氣中時會與氧氣產生激烈的氧化反應，因此容易產生爆炸、燃燒等現象。此外，鋰電池充放電過程中內部也會產生氧化還原反應，爆炸和自燃主要都是因為鋰電池發熱后所累積起來、來不及擴散和釋放所導致的。簡單來說就是鋰電池在充放電過程中會產生大量的熱量，這會導致電池內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熱沖擊等情況）容易觸發電池內部的危險性副反應而產生熱量，直接破壞負極和正極表面的鈍化膜。

鋰離子電池熱失控事故的觸發原因有很多種，根據觸發的特征，可以分為機械濫用觸發、電濫用觸發和熱濫用觸發三種方式。

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：由溫度管理不當導致的過熱引起的。

這三種觸發方式之間相互關聯，如上圖所示，機械濫用一般會引起電池隔膜的變形或破裂，導致電池內部正負極直接接觸短路，出現電濫用；而電濫用下，焦耳熱等產熱增加，引起電池溫度上升，發展為熱濫用，進一步觸發電池內部的鏈式產熱副反應，最終導致電池熱失控發生。

電池熱失控都是由于電池的生熱速率遠高于散熱速率，且熱量大量累積而未及時散發出去所引起的。從本質上而言，“熱失控”是一個能量正反饋循環過程：升高的溫度會導致系統變熱，系統變熱后溫度升高，又反過來讓系統變得更熱。

熱失控的過程：

1. 電池內部升溫，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、黏結劑會發生反應，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發生。
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，持續升溫。250-350℃嵌鋰態負極開始與電解液發生反應。
3. 充電態正極材料開始發生劇烈分解反應，電解液發生劇烈的氧化反應，釋放出大量的熱，產生高溫和大量氣體，電池發生燃燒爆炸。

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，導致內部短路。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，容易發生更猛烈的燃燒。

為了解決這一點，科學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點，它可以保證在滿電狀態下，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生。錳酸鋰穩固的結構使其氧化性能遠遠低于鈷酸鋰，即使外部短路(而非內部短路)，也基本能避免析出金屬鋰引發燃燒和爆炸。磷酸鐵鋰的熱穩定更高，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為容量衰減和內阻增加，其內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。

當發生負極材料老化衰減、負極容量不足的情況時，也更易發生負極析鋰的危險。

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，主要由于內阻增加和正負極活性物質的減少，導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副反應，引發電池熱失控。而在熱穩定性方面，負極析鋰會導致電池熱穩定性的急劇下降。

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配備電池管理系統（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實現對電池各種物理參數實時監測、評估電池使用狀態、并進行在線診斷和預警，同時也能夠進行放電與預充控制、電池的均衡管理和熱管理等。

鋰電池應用

現階段，在鋰電池儲能系統中，應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、循環壽命長、綠色環保等一系列獨特優點。

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”。三元鋰電池主要應用在動力電池領域，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

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？