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移动电源使用什么样的电类型?

2015-06-13

随着各种智能手机、平板电脑的普及,让越来越多的人已经开始发现各种数码产品,那么对于那些没有接触过移动电源的消费者来说,琳琅满目的移动电源如何选择呢?好电源,还得看电芯。移动电源内部的电芯就好比是汽车的油箱和传动系统,负责为整个移动电源提供源源不断的动力。而移动电源的电路板则可以看成是控制系统,主要用来负责动力的分配及转换,将锂电芯所提供的3.7V(或者更高)电压转换成标准的5V(或者更高)电压,来为被充电设备提供电力。因此,电芯就跟汽车的发动机一样,决定了移动电源的好与坏。

目前,移动电源电芯虽然均为锂离子电池,但电芯之间的性能不一,光外形和内部配方的差异让初次购买的用户摸不清头脑,下面我们从电芯入手,一步一步探究移动电源的神秘世界。根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。

聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,正极材料可分为钴酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料以下三种,负极为石墨,电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同,液态锂离子电池使用的是液体电解质,而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。

一、钴酸锂(LiCoO2)

钴酸锂(LiCoO2),大家所俗称的液态锂离子电池,常见的形态有18650和方块形状。其中18650电池就是直径18毫米,高65毫米的圆柱体电池(长得就像5号电池的放大版),被广泛用于笔记本电池当中,由于与笔记本电池通用,现在市面上超过6成的移动电源使用的也是18650电池。在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的钴酸锂LiCoO2作为正极材料。其理论容量为274mAh/g,实际容量为140mAh/g左右,也有报道实际容量已达155mAh/g。该正极材料工作电压较高(平均工作电压为3.7V)、充放电电压平稳,体积小,比能量高、循环性能好,电导率高,生产工艺简单、容易制造等。

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主要优点:技术成熟,应用范围广泛,体积小巧。

主要缺点:循环使用寿命在300次左右,安全性能低,抗过充电性较差,不适合高倍率充放电,废弃后对环境有污染。

二、镍钴锰(LiNiCoMnO2)

镍钴锰又称三元材料(LiNiCoMnO2),是聚合物锂离子电池的一种,常见的形态为方块软包形状(钴酸锂也可以做成方块形状,但是成型后是硬的,用手捏一下可分辨出来)。三元材料随着智能手机普及近两年来发展迅猛,使用的领域也越来越多。三元复合正极材料前驱体产品,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整,三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高,使用寿命较钴酸锂更高,达到了500次使用循环寿命。

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主要优点:体积多样性,使用范围非常广泛,不易爆炸,安全系数高。

主要缺点:价格较高,废弃后污染环境,大电流充放电性能较弱。

三、磷酸铁锂(LiFePO4)

磷酸铁锂(LiFePO4),学名铁电,与前面两类电池最大的区别是电池的正极加入了铁元素。铁锂最近几年才刚刚起步,是一种很有潜力的材料。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的,这些也正是动力电池最重要的技术指标。1C充放循环寿命达2000次,单节电池过充电压30V不燃烧,穿刺不爆炸。

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磷酸铁锂正极材料做出大容量电池组更易串联使用,以满足电动车频繁充放电的需要。且具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛,寿命长等优点,是新一代锂离子电池的理想正极材料。目前铁电 以大容量的电动大巴、信号基站储能和大型UPS应用为主,其中移动电源、AA电池刚开始试水大规模生产,这使得铁电逐步在中大容量UPS、小型储能电池、草坪灯、电动工具中得到广泛应用。

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