在谈论便携式设备的定制电池组时,最常提到的类型是锂基化学电池。锂基电池提供了高能量密度和轻质的应用,使其适用于需要长电池寿命来执行高速功能的便携式电子产品。
至于可充电电池,由于锂基电池的化学成分比其他电池类型(如镍镉和镍氢)不稳定,因此对锂基电池采取了特殊措施。它们必须按照UN/DOT 38.3的规范进行严格的测试,并拥有电池管理系统。
有许多类型的锂电池可供客户选择。使用最多的两种类型是锂离子和磷酸铁锂。当决定使用哪种电池化学成分时,了解这些锂基电池之间的差异,如能量密度、操作和安全,可以对你的应用产生重大影响。
电池化学的差异
锂离子电池在智能手机、笔记本电脑和其他设备中相当普遍。锂离子电池可能拥有两种类型的化学成分。一种是由石墨阳极和锂锰氧化物阴极组成。另一种也可能有一个石墨阳极,但有一个锂钴氧化物阴极。
磷酸铁锂(LiFePO4)有一个石墨阳极和一个磷酸铁阴极。它们是一种比锂离子更新的技术,因为它们主要作为电动汽车电池和太阳能灯。
这两种化学制品的工作方式是相同的。锂离子将开始从正极移动到负极,反之亦然,在充电和放电周期中。
能量密度的差异
就能量密度而言,这两种电池的化学成分有很大差异。与其他化学品相比,两者都提供良好的密度。然而,锂离子的能量密度更高。这种电池类型提供150/200 Wh/kg的应用。
相比之下,磷酸铁锂的能量密度为90/120Wh/kg。当涉及到需要具有更高水平的电池的电子产品时,该电池仍然是一个不错的选择。然而,在这种情况下的锂离子是专门为高速电子产品选择的。
需要记住的一点是,磷酸铁锂的放电率比锂离子更好。它们在25C下放电,特别是在较高的温度下,可以达到1000到10000次的充/放电循环。随着容量的减少,磷酸铁锂的退化程度也会降低。对于锂离子,放电率约为10C,因为它可以有大约500至1000次充/放电循环,并且在更高的温度下,设备的组件可以更快地降解。
电池操作和储存
如果使用和处理得当,这两种类型的电池都有很长的寿命。磷酸铁锂可以处理更高的温度,因为它们的标称电压为3.20至3.30,工作范围为2.5-3.65V/电池。这些电池具有稳定的化学成分,不会因过度充电或短路而出现许多负面影响。它的保质期特别长,有350天。
与其他电池相比,锂离子电池的保质期较短,只有300天。在经历高温、短路和过度充电时,其化学成分更不稳定。锂离子电池的工作范围是锰酸锂3.0至4.2V/电池,额定电压为3.70V。钴酸锂电池的标称电压为3.60V,工作范围同样为3.0至4.2V/电池。
热失控和安全
磷酸铁锂是一种比锂离子更安全的化学成分。它在较高的温度下具有特殊的热和化学稳定性,在室温下具有稳定的功率。磷酸铁锂电池很少出现热失控的情况。电池通常保持凉爽,因为它在过度充电或经历过热时不会爆炸或起火。此外,磷酸铁锂没有毒性。对客户来说,这种化学材料的处理更容易,也更有成本效益。
由于这些原因,电动汽车制造商将磷酸铁锂用于电动马达。这种类型的电池化学也被用于医疗设备和军事设备,因为它适用于任何需要长电池寿命和化学稳定性的应用,而安全是最重要的。
由于其能量密度较高,锂离子化学制品是不稳定的。这种化学制品会经历热失控,因为它在充电期间升温较快。即使在正常室温下使用锂离子电池,这种热量的增加也会发生,因为它可以吸收周围来自设备内其他工作电子的热量。此外,含有钴的锂离子电池被认为是危险的,因为钴是一种有毒物质。它可以引起严重的医疗问题,以及皮肤和眼睛的刺激。必须采取预防措施进行处理,这可能会增加客户的制造成本。
运输限制和认证
由于这两种电池化学成分都含有锂和锂离子,所有锂基电池都必须经过UN/DOT 38.3运输测试和认证,以便将电池安全运输到不同地点。该认证将允许锂和锂离子电池的空运运输。此外,美国交通部49 CFR法规对国际和州际运输中锂和锂离子电池必须如何包装和运输做了更详细的规定。
客户应牢记有关其锂基电池测试的行业和时间表。不同的行业可能需要监管机构的特定认证。测试时间会因测试地点的不同而有所波动,因为完成测试可能需要3周至12周的时间。
电池片形式
两种锂基电池都有两种电池形式:棱柱形和圆柱形,根据应用的大小和达到所需电压所需的电池数量来决定。
锂离子电池中最受欢迎的两种圆柱形电池是体积为16.5mL的18mm x 65mm电池(18650格式)和体积为24mL的21mm x 70mm电池(21700格式)。17650圆柱形电池单元格式也可用于磷酸铁锂电池,因为它们也有26mm x 65mm的较小26650格式。
磷酸铁锂电池的棱形电池形式也越来越受欢迎。这些大型电池有50安时到100安时的范围。这些大型电池通常用于固定设备、工业设备或电动汽车。
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