鉅大LARGE | 點擊量：1014次 | 2021年09月05日
如何為移動設(shè)備選擇合適的鋰離子電池？
在制作電池封裝時，大多數(shù)封裝制作商在選擇封裝內(nèi)運用的鋰離子電池類型時會遵照幾個要害準(zhǔn)則。假設(shè)規(guī)劃要求側(cè)重高性價比的供電，并且運用環(huán)境比較惡劣，或者封裝外形的全部標(biāo)準(zhǔn)都逾越22毫米，那么圓柱形電池一般是志向的選擇?？墒牵僭O(shè)規(guī)劃要求側(cè)重很薄的厚度，需求定制或非常特別的外形標(biāo)準(zhǔn)，或分量很輕的電池，那么鋰聚合物電池一般是更好的選擇。
鋰離子（Li-ion）電池有三種根本的外形標(biāo)準(zhǔn)：圓柱形，棱形（矩形磚塊狀）和扁平的鋰聚合物（LiPo）電池。最常用的鋰離子電池是圓柱形18650電池（圖1）。這種電池每個月產(chǎn)量達幾百萬個，被廣泛用于大多數(shù)筆記本電腦。
18650電池具有最低的每瓦時本錢。18指的是單位為毫米的電池直徑，650代表長度為65毫米。鋰離子電池的圓柱（或棱形）材料層像蛋卷相同卷在一起。圓柱（或棱形）鋰離子電池一般封裝在金屬罐內(nèi)。18650電池的典型容量從2200毫安時至3000毫安時不等。
棱形或磚狀電池一般性價比較高，并且標(biāo)準(zhǔn)種類繁復(fù)，高度可以從約4毫米至約12毫米不等。最常見的外形標(biāo)準(zhǔn)是50毫米長和34毫米寬。
選用薄聚合物層的鋰離子棱形電池可以封裝在金屬罐內(nèi)（圖2）。值得留意的是，棱形電池有一個壓力分泌孔，并且端子做在金屬罐上。聚合物電池上的正極和負極為突出于電池的極耳。棱形電池的典型容量規(guī)模在1000毫安時到3000毫安時之間。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰聚合物電池有時也被稱為疊層電池，外形標(biāo)準(zhǔn)可以定制。這種電池可以做得非常薄或非常大，取決于踐行的用途。鋰聚合物電池的首要利益是有多變的外形標(biāo)準(zhǔn)。鋰聚合物電池可以封裝在柔軟的鋁箔層壓袋中，類似于咖啡袋材料，僅0.1毫米厚，而圓柱或棱形電池運用的鋁或鋼罐厚度一般為0.25毫米至0.4毫米。
鋰聚合物電池通過在扁平三明治結(jié)構(gòu)中堆疊電極和電解液材料制作而成，而不是像其它圓柱或棱形電池那樣以蛋卷方法環(huán)繞而成（圖3）。長度和寬度可以做得非常大。電池容量規(guī)模從比如藍牙耳機運用的小型電池的50毫安時到電動汽車電池用的10安時以上。
鋰離子電池的作業(yè)原理
在放電進程中鋰離子從負極移動到正極，充電時則從正極移動到負極。鋰離子電池的三個首要功能組件是陽極、陰極和電解液，每個組件都可以運用不同的材料。陰極材料一般是以下三種之一：分層氧化物（如氧化鋰鈷），基于聚陰離子的材料（如磷酸鋁鋰），尖晶石（如錳）。
圓柱和棱形鋰離子電池運用單獨的多孔聚合膜，一般是聚乙烯（PE）膜。這種膜坐落電極之間。等到組裝好以后，再回填電解液。
鋰聚合物電池運用聚乙烯、聚丙烯（PP）或PP/PE隔絕物。有些鋰聚合物電池運用蘊含電解液的聚合物凝膠，將它涂覆在電極表面。在封裝之前這種結(jié)構(gòu)或許先要進行層壓解決。
鋰聚合物電池可以卷起來，或像紙牌相同疊起來。鋰聚合物電池可以做得非常薄，最小可以做到約半個毫米?？墒?，這種極限封裝或許會浪費很多空間，因此電池厚度一般在2毫米至6.5毫米之間。
電池的機械特性
人們或許會對鋰聚合物電池及其柔性封裝發(fā)生誤解。這種柔性封裝經(jīng)常誤導(dǎo)人們的認(rèn)識，因為鋰聚合物電池在裝入設(shè)備時應(yīng)堅持平坦，在電池體系中安裝時乃至不能蜿蜒。
蜿蜒鋰聚合物電池會使陽極和陰極材料彼此接近，或許導(dǎo)致意外的電鍍和短路，然后縮短電池循環(huán)運用次數(shù)，并發(fā)生潛在的安全風(fēng)險。聚合物電池上面的軟包裝很簡單穿孔，也比金屬罐更簡單脹大。
與圓柱形電池比較，鋰聚合物電池具有較低的體積能量密度，這是因為圓柱形電池具有特別健旺的形狀，不會發(fā)生變形，因此可以運用非常高的電極密度。并且材料選擇也愈加簡單，因為圓柱形電池發(fā)生的少數(shù)氣體對性能或形狀沒有影響。
對鋰聚合物電池來說狀況就不是這樣了。不過能量密度方面的這種缺陷可以通過封裝密度方面的利益加以補償。除了電池之間丟失的空間外，圓柱形電池是固定標(biāo)準(zhǔn)的，大多數(shù)直徑是18毫米，因此在踐行運用時無法利用上全部可用空間。
電池的電氣特性
電池的電壓不取決于封裝，而是取決于內(nèi)部的有源材料。從最高電壓到最低電壓擺放，這些材料蘊含錳尖晶石、氧化鈷（CO）、鎳錳鈷（NMC）和磷酸鐵。蘊含鋰聚合物電池在內(nèi)的絕大部分鋰離子電池運用的有源材料是氧化鈷、鎳錳鈷或兩者的混合物，因此電壓規(guī)模應(yīng)當(dāng)是相同的，從最低的3V到最高的4.2V。
鋰聚合物和棱形電池的充電次數(shù)都要比圓柱形電池多，因為它們的約束不是很嚴(yán)格，容許電極在循環(huán)充電期間更自由地脹大和縮短。就拿具有1C充電/放電循環(huán)壽數(shù)的2.7安時圓柱形電池為例，在通過500次充放電后仍具有初始容量的90%。即將推出的最新電池規(guī)劃在500次充放電后仍可以到達初始容量的95%，循環(huán)次數(shù)乃至可以逾越1000次。
與封裝在鋼或鋁罐中的電池比較，刺破電池將使鋰聚合物電池面對大得多的風(fēng)險。穿孔的電池或許導(dǎo)致內(nèi)部短路，并使電池發(fā)熱。即便電池沒有短路，走漏也會使?jié)駳膺M入，終究導(dǎo)致電池自放電和失效。電池也會因陽極與濕氣發(fā)生反應(yīng)而脹大。因此在運用電池以及封裝規(guī)劃時有必要非常莊重，不能讓尖利的物體觸摸電池。
邊際短路是另一個簡單被忽視的問題。封裝中的鋁層是導(dǎo)電的，因此當(dāng)它在封裝邊際露出出來時，或許使與它觸摸的元件發(fā)生短路。別的，當(dāng)銜接鋁層的極耳短路時，電池內(nèi)部將發(fā)生腐蝕反應(yīng)。當(dāng)極耳沿封裝邊際蜿蜒時就會發(fā)生這種現(xiàn)象。再次重申一下，電池的運用和封裝規(guī)劃要求非常莊重。
有關(guān)全部鋰離子電池來說都存在過度放電損壞問題，但鋰聚合物電池中發(fā)生的氣體愈加分明。當(dāng)電池電壓太低時（約莫1.5V），陽極反應(yīng)初步發(fā)生氣體。跟著電壓持續(xù)下降至1V以下，陽極集電極的銅初步溶解，進而使整個電池短路。嵌入在電池封裝中的電池辦理體系（bMS）應(yīng)戒備過度放電。
過度充電會發(fā)生相同的問題。當(dāng)電池處于高電壓（約莫4.6V）時，電解液初步分化，陰極處將發(fā)生氣體。圓柱形電池集成有壓力激活電流中斷器件（CID），當(dāng)發(fā)生氣體壓力時會阻撓過充。聚合物電池沒有任何CID器件。雖然它們的脹大有助于通過新增電池阻抗而阻撓進一步過充，但這應(yīng)當(dāng)僅僅終究的防護手法。除了通過充電器對充電進程加以操控外，一般還會新增外部熱熔絲完成過充保護。
外部短路時因為發(fā)熱和過度放電或許導(dǎo)致電池脹大。圓柱形電池集成有正溫度系數(shù)（PTC）器件，當(dāng)外部短路導(dǎo)致大電流而使該器件被加熱或自發(fā)熱時自身將因擴張而形成高電阻。聚合物電池沒有這種集成的PTC，因此只能新增外部PTC或熱熔絲進行短路保護。
與其它類型的鋰離子電池比較，鋰聚合物電池每瓦時的本錢更高，原由有多個方面。首先，高質(zhì)量疊層材料和容許密封口袋的專用極耳非常貴重。其次，制作速度比較慢，然后新增了勞動力和開支本錢。終究，雖然慢速加工有助于完成標(biāo)準(zhǔn)靈活性，但會導(dǎo)致較低的良率和較高的原型創(chuàng)立本錢。
