什么是锂电池包，解读锂电池包的结构特点
来源：宝鄂实业
2019-04-01 11:38
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解读锂电池包的结构特点。锂电池包作为锂电池UPS中的储存能量的核心，其重要性不言而喻。今天，存能电气小编就来为大家带来对于锂电池包结构特点的解读。
锂电池包的结构
锂电池包一般包括有正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端子、绝缘材料、安全阀、密封圈、正温度控制端子、电池壳等。
▉正极
正极材料在锂电池包中占有较大比例(正负极材料的质量比为3: 1~4：1),因为正极材料的性能直接影响着锂电池包的性能，其成本也直接决定电池包的成本高低。
▉电解质
电解质作为锂电池包的重要组成部分，在正、负极之间起着输送离子传导电流的作用，选择合适的电解质也是获得高能量密度和功率密度、长循环寿命和安全性能良好的锂电池包的关键。
▉隔膜
锂电池包的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池包的界面结构、内阻等，直接影响电池包的容量、循环以及安全性能等特性。性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。
言归正传，谈及锂电池包的结构特点，除了其物理结构，其化学性能特点也是小编这次将要谈及的内容。
▄充电电压
充电电压是指锂电池包充电时，外电压加在电池两端的电源。所以在给锂电池包充电之前，最好先确认其充电电压为多少，长期使用不相符的电压充电会严重影响其使用寿命。
▄电池容量
电池容量指的是从电池获得电量的量，常用C表示，单位常用Ah或者mAh表示。容量是锂电池包电性能的重要指标。
电池包的容量由电极的容量决定的，如果电极的容量不等，电池的容量取决于容量小的那个电极，而不是正负极容量之和。
▄储存性能
锂电池包的主要特点之一在于能够在使用时能够放出电能，不用时能贮存电能。贮存电能的这一性能对于锂电池包来说能很好的为充电保持能力。
▄循环寿命
对于锂电池包而言，使用寿命的长短是衡量其性能好坏的一个重要的参数。
锂电池包有合理的使用条件和范围，如充放电截止电压，充放电倍率，工作温度范围，存储温度范围等。如果长期的不合理使用，会导致电池内部发生不可逆的化学反应，造成电池机理的破坏，加速电池的老化，造成循环寿命的迅速下降，严重时，还会造成安全事故。
汽车电动化的速度在近几年内发展的飞快！回想起十几年前，电动车当时候还只是天马行空的想法，而到了现在，全球汽车市场上已经有几十款不同的混合动力『Hybrid』、插电混合动力『Plug-in Hybrid』以及电动车能够让消费者选择购买。
就连法拉利、保时捷、迈凯伦以及柯尼塞格这些高端品牌的旗舰车型都已经是混合动力，再加上特斯拉推出性能强大的电动车型之下，曾几何时，电动车型已经不再是以环保为目的，也开始和性能、速度挂钩。
汽车电动化的关键，在于电池科技的进步。在近十年间，由于越来越多汽车制造商和相关领域的车厂加入资金研发，电池的效能、重量、体积等各方面都有了大幅改善。但是，电池的种类多样，究竟哪一种形式的电池才是最适合汽车使用呢？
今天小编就来介绍目前汽车市场最常见的车辆电池种类，并且比较这些电池的优缺点！！！
锂电池 Lithium-ion（Li-ion）Batteries
不只是汽车领域，目前多数商用电子产品当中普遍使用了锂电池，而在过去十多年以来，锂电子也因为广泛的使用，在效能上不断进化。因此，除了现在多数的混合动力和电动车都使用锂电池之外，包括了智能手机、平板电脑、笔记本电脑等消费电子产品都是使用锂电池。
不过，『锂』只是一种通称，在这种形式的电池之下还分忧很多种类。以消费电子产品来说，最常使用的是锂钴氧化电池『LiCoO2』，是锂电池当中能量密度最高的一种。但是这种电池有着『热失控（thermal runaway）』的缺点，也就是在过度充电或者温度较高的环境之下，如果没有正确使用即很容易发生过热甚至爆炸起火的状况，这也是锂钴氧化电池纵使有着最高的能量密度，也鲜有使用在汽车领域当中。
多数电动工具、医疗工具以及车用电动系统所使用的锂电池多半为磷酸锂铁电池『LiFePO4』、锰酸锂电池『LMO』、镍钴锰三元电池『NMC』等，虽然这几种电池的能量密度低于锂钴氧化电池，但是使用寿命以及安全性都更加优异，因此相当适合在电动化汽车领域当中，其中以镍钴锰三元电池最为广泛应用在混动动力和电动车上，目前Formula E电动方程式赛车所使用的电池也是基于镍钴锰三元电池（NMC）制造而成。
『全新 Formula E电动方程式赛车』
为什么锂电池是目前电动化汽车电池的大客户？基本上，锂电池有着优异的『能量重量比』、『充电速度快』以及『几乎没有记忆效应』这三大优势。
较高的能量密度意味着电池重量较轻，这对于追求轻量化、高性能以及讲究续航力的汽车来说相当合适。充电速度快当然也是电动车使用与否的关键之一，但是在现实环境当中锂电池的充电速度只是稍微比其他形式的电池快而已，绝对不是天与地的分别。至于电池记忆效应则是几乎不会发生在锂电池上，因此锂电池的电力容量并不容易随着使用次数增加而大幅减少。
『现在高端启动电池使用磷酸锂电池】
但是这并不代表锂电池就没有缺点，以目前的电池制造商技术来看，锂电池主要缺点在于成本比其他种类电池高出不少，以镍基电池为例，锂电池制造成本大约高出40%，这通常会让希望推出平民电动车型的汽车制造商打退堂鼓。不过，无论是何种电池，在近年经济模式的扩张之下，成本和多年前相比都已经大幅降低。
此外，锂电池虽然不用“烦恼”记忆效能的问题，但是仍然会随着时间以及使用环境所产生衰退。以目前汽车制造商的评估，车用锂电池使用寿命大约在10年左右，但是目前还没有电动车运转足够时间和实际资料来验证这个理论。不过从目前的各大车厂掌握的电池技术来看，锂电池是所有种类电池当中缺点最少的，因此被视为当下最佳车用电池来源。
镍氢电池 Nickel-metal-hydride（Ni-MH）Batteries
在锂电池未广泛应用之前，较早起的混合动力车型多半使用的是镍氢电池（Ni-MH），及时到现在逐渐被锂电池取代，还是有不少混合动力车型在使用这种类型的电池。
镍氢电池的优势为相对低廉的制造成本，这种电池主要以镍、氢、鈦或者其他类型的金属组成，在制造成本上比锂电池低廉许多，但是随着市场投入越来越多的资源到锂电池领域，两种电池之间的成本正在不断的缩小。
即使如此，锂电池也有着一个相当大的优势，就是耐用性。只要保养得宜，镍氢电池可以拥有非常久的使用寿命。除此之外，因为镍氢电池含有有毒元素非常少，使得其回收成本相对低，而成本当中含有大量的镍金属以及其他贵金属电池的回收利润比其他种类电池还要高。
『旧款丰田混动车型都在使用镍氢电池』
可惜，镍氢电池的能量密度并不高，大约比一般锂电池低了40%，这意味着要达到同样的电容量，镍氢电池需要更大的体积也更重，这使得镍氢电池和现在汽车制造商追求大空间和轻量化理念背道而驰。
另外，在密集且快速的冲放电情况下，镍氢电池也容易产生大量热能，因此需要额外的冷却系统，使得整个电池系统重量又增加不少。
其他种类的电池
除了以上两种电池之外，目前许多研究机构都在研发效能更高的电池系统，包括了氧化物电池、磷酸铁电池、磷酸锂铁电池、锂空气电池、锂聚合物电池、镍钴锰电池、镍钴铝电池以及锰氧化物尖晶石电池都是未来有可能成为电动车能量来源的电池种类。
钴氧化物电池已经问世很长一段时间，但是目前的困境仍然在于热失控以及制造成本，否则这种电池的高能效密度将会是极佳的高性能车用电池。
磷酸铁电池则是目前最稳定且成本合理的电池派别，可惜因为其采取低电压的运作方式，如果要作为车用电池，将需要使用更多的电池数量，造成重量和体积增加。
锂聚合物电池也是锂电池的一种，但是现今锂聚合物电池需要制成“袋状”，对于空间配置较为不利，因为目前仅有少数电动车使用此类型电池。
镍钴锰电池和镍钴铝电池现在制造成本还是太高，而且热失控问题尚未解决，因为无论是效能如何，距离商用还是有相当长的路要走。
锂空气电池较为新的电池技术，拥有极佳的能量密度，其能量重量比几乎和现在的汽油相当，更是目前锂电池的5~15倍之多，但是仍处于开发初期，因为也是需要好一段时间才能够达成量产。
