如何選擇合適的鋰電池

www.guilinhy.com 來源：中國電子技術信息網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-8-13

如今，設計人員在為新產品選擇電池時，很容易想到鋰電池，但是對如何選擇合適的鋰電池，卻缺乏深入的認識。鋰是自然界中最輕的非氣態金屬物質，它的本征電位比任何其他金屬都要低，因此，與其他種類的電池相比，鋰電池的比容量（單位重量的容量）和體密度（單位體積的容量）都是最高的，具有無可比擬的優勢。鋰電池的內阻很高，原因是其內部的電解液是膠體而不是水溶液。此外，極低的含水率、理化性能穩定的電極材料還使鋰電池可以在很寬的溫度范圍內安全地工作。個別鋰電池可以在-55℃的低溫環境和+150℃的高溫下工作。鋰電池的額定輸出電壓為2.7～3.6V。鋰電池的電極材料不同的電極材料會賦予鋰電池不同的特性，這主要體現在以下幾個方面：額定電壓、最低電壓和最高電壓；初始放電電流、平均放電電流和最大放電電流；連續放電性能和間歇放電性能；在連接最小負載和最大負載（非連續）時的電壓波動和放電時間；壽命；環境溫度范圍；最低工作溫度時的最大放電電流；電壓上升達下限的最短時間；存儲時間和存儲條件；鋰電池的種類很多，常用的有鋰-聚乙烯、鋰-二氧化錳、鋰-亞硫酰氯、鋰-二氧化硫，以及碘化鋰電池。聚乙烯電池的輸出電壓為2.8V，其體密度比較高。圓柱形聚乙烯電池采用螺旋狀陰極，并以人造波紋橡膠密封。這種結構雖說比較牢固，但是在某些特殊環境下，電池壽命還沒有耗盡，橡膠密封材料就已經老化破損了，造成活性材料泄漏，引發事故。與聚乙烯鋰電池相比，LiMnO2電池在結構強度、體密度、安全性和輸出能力等方面都更具優勢，但是其使用壽命只及前者的一半。這種電池的內阻比其他電池都要低，因此非常適用于那些需要大電流連續（或短時）供電的設備。碘化鋰電池的活性物質完全是固態的，因此安全性最好。這種電池內部設計有隔離層，當外殼受外力沖擊(Impuise)而破損時，隔離層可以發揮“自愈”作用。碘化鋰電池的最大缺點是內阻大，不適用于小負載設備。在軍事/航天領域應用最多的當屬LiSO2電池了。但是，這種電池的體密度比LiMnO2電池和聚乙烯電池低，使用壽命和體密度只有LiSOCl2電池的一半。在所有的鋰電池中，LiSOCl2電池的能量密度是最高的，其使用壽命更是首屈一指，達到了15～20年。這種電池特別適用于那些連續供電電流很小而短時供電電流比較大的設備。由于壽命長、自放電小，這種電池的耐環境能力也很出色。 LiSOCl2電池比較常見的內部結構有兩種：一種是螺旋纏繞式，一種是層疊纏繞式。此外，PulsesPlus電池還采用了復合結構，即在層疊纏繞結構內加入了復合電容。實際上，除了層疊纏繞結構的LiSOCl2電池外，其他的鋰電池都采用了螺旋纏繞結構。螺旋纏繞結構可以提高負載能力，但是與層疊纏繞結構相比，其容量較小，自放電也更顯著。層疊纏繞結構的LiSOCl2電池特別適用于負載電流小的設備，這是因為它有較高的能量密度，自放電率低，而且使用壽命超過10年。層疊纏繞結構的電池容量大，體積小，可以承受-55～+150℃的溫度范圍，對于壓力、溫度和沖擊(Impuise)的耐受能力也很好。近年來，很多需要短時大電流供電的設備紛紛登場，比如汽車、GPS定位儀、遙控監視器、測量儀表和海洋學方面的專業設備。通常，需要短時大電流供電的設備其持續供電電流都比較小（個別的甚至不需要），但是其短時供電要求往往達到數安培，持續時間從幾秒到20分鐘。在層疊纏繞式LiSOCl2電池中加入復合電容可以達到上述要求。Tadiran公司的PulsesPlus電池就采用了此技術。這種復合結構的鋰電池已經被很多遙控監視設備采用，有些需要在嚴酷條件下使用的儀表要求電池壽命達到20年，最終也選擇了這種電池。