水基锌电池会成为锂电池的理想替代品么？锂电池猫腻知多少？

美国研究人员开发出一种可充电的水基锌电池，不仅容量大，寿命长，而且更安全，有望成为目前广泛使用的锂电池的理想替代品。

　　对于电池来说，体积小、容量大、寿命长、安全性高、制造成本低等都是理想的素质要求，但集这些特性于一身的电池目前还难以找到。就拿消费电子产品中广泛使用的锂电池来说，虽然在容量、体积、寿命等方面可圈可点，但其爆炸风险却让许多人诟病。

　　而此次美国马里兰大学、陆军研究实验室和国家标准与技术研究院研究人员组成的研究小组，将传统的锌电池技术与水电池技术相结合，开发出了容量更大、安全性更高的可充电电池。他们使用新型的含水电解质，替代传统锂离子电池中使用的易燃有机电解质，大大提高了电池的安全性；而通过添加金属锌以及在电解液中添加盐，则有效提高了电池的能量密度。

　　研究人员指出，锌电池是一种安全且生产成本相对较低的电池，但能量密度低，寿命也短，因而并不完美。新型水基锌电池则克服了传统锌电池的这些缺点，不仅大大提高了电池的能量密度，电池寿命也延长了许多。而与锂电池相比，水基锌电池不仅可在能量密度方面与其一较高下，而且安全得多，不会有爆炸或引发火灾的风险。

　　研究人员对新型水基锌电池的商业化前景充满信心。他们表示，新型电池最终不仅可用于消费电子产品，成为锂电池的有力竞争者，还可在太空、深海等极端环境下使用，在航空航天、深海探测以及军事领域都有用武之地。对于锂离子电池技术原理不太熟悉的读者来说，18650锂电池和锂聚合物电池估计是听的最多的两个词，不少商家在宣传自家产品的时候都会把聚合物电池夸上天，把18650电池踩落地，太不严谨了。

　　猫腻之一：混淆的电池类型

　　不同类型电池原理基本都是一样的，都有正极、负极以及电解液，目前主流锂电池单节标称电压一般为3.7V，正极材料一般为钴酸锂、镍钴锰酸锂（也叫三元材料）、磷酸铁锂或锰酸锂等，负极材料一般为石墨，电解液一般为六氟磷酸锂溶液。

　　业界通常用锂电池的外形尺寸来标识电池型号，锂电池可以按照不同规则分为多种类型：如电压区分的高压锂电池、标准电压锂电池，放电倍率区分的标准电池（最大1C放电）、倍率电池（大于1C放电），还有按照正极材料区分的纯钴酸锂电池、三元锂电池、锂铁电池（就是某厂忽悠的拥有自主知识产权的铁电池）。

　　被广泛提及的锂离子电池多按外壳封装材质区分，比如以18650为代表的钢外壳封装和以铝外壳封装的早期手机电池。主流的则是铝塑复合膜封装的锂离子电池，我们称之为锂聚合物电池或叫软包装电池。

　　辨别设备所使用电池并不难，18650电池18mm的直径厚度注定了其产品规格厚度必然大于18mm，且长于65mm。不过18650较低的成本决定了其市场占有率，所以希望价廉的可以选择18650，希望轻薄的不妨选择锂聚合物电池。

　　猫腻之二：没有节操的容量标注

　　不知道什么时候开始，很多人总是以大为美，觉得电池容量越高越好，可其实真的有这么大容量的电池么？

　　按照目前普遍标注的总容量，以20000mAh为例，就算使用进口产品也需要5个一起的并联工艺，更别说国产产品的更多串并联了。

　　小巧轻薄还便携，动不动就50000mAh的充电宝，很可能是忽悠人的，更可气的是用产品型号来误导消费者的，如50000M充电宝，买回来才知道，原来50000M是产品型号，而不是充电宝容量。

　　18650电池的串并联组合对于电池本身的一致性有着很高的要求，单一电池若内部出现问题，比如电池组中其中一个电池低电压，那么势必拉低整组电池的电压值并增加内阻，若仍然使用原来的电流电压进行充电极有可能引起电池发热爆炸，铝塑软包装的锂聚合物电池也存在这个情况。

　　只不过相对于钢壳封装的18650锂电来说，锂聚合物电池不会爆炸，但是无可避免地会发生燃烧。所以产品标注的电池容量并不是越大越好。

　　另外，就算是符合容量标注，可事实上可以提供的电量到底会有多少呢？为了更为直观讲解这个猫腻，我们拿应急启动电源的近亲--充电宝说事。

　　电池的容量代表着电池本身可以提供的电量，就跟水池一样，越大的水池存水量越大，充电与放电的过程就好比水池蓄水与放水的过程，必须要有压力差才能形成水流。要给3.7V的电池充电，用3.7V的电压肯定充不了，必然需要更高的电压。

　　市面上标注10000mAh的充电宝内部使用的都是3.7V的标准电压电池，当需要为同样内置3.7V电池的设备充电的时候（目前绝大部分使用锂电池的设备电池均为同样3.7电压），必须升压至5V（USB接口标准电压，USB-C除外），附带上“升压板”的电池在转换时的转换率91%（这还是比较好的电池），实际上充电宝输出所能提供的电量如下公式：

　　C=C1×（3.7÷5）×0.91=10000mAh×0.74×0.91=6734mAh

　　（其中C表示5V有效输出容量，C1表示电池容量）

　　也就是说，标称10000mAh的容量电池的充电宝，在实际使用中充电宝所能提供输出的电量，按照最优计算也只有6700mAh，以后别再被忽悠，良心商家会在产品上标注电池容量的同时标注出有效输出容量（实际可用容量）。

　　猫腻之三：倍率电池的知识盲区

　　锂电池的放电倍率，我们一般用字母‘C’来表示，1C则表示该电池最大放电电流为1倍放电，举例：1个1000mAh的10C锂电池，则表示该电池最大放电电流为10倍，则其最大放电电流为：10×1000mA=10A。

　　一般我们称1C放电的锂电池为标准电池，2C-10C放电的为小倍率电池，超过10C的为高倍率电池。

　　倍率电池与传统标准电池的主要区别在于，制作工艺上的不同，标准电池与小倍率电池多采用极片卷绕的工艺制作，而供应急启动电源使用的高倍率电池其内部极片则是采用叠片的工艺制作，这也间接提供了一个简易的分辨方法，缠绕工艺的电池两边会略厚，平整度稍差，而叠片工艺的倍率电池则相当的平整方正。

　　由于倍率电池是为了满足严苛的大电流放电要求，其采用了更厚的极片、更厚的锂离子隔离膜，相同体积，容量反而会略有减少，不过相对于安全性来说，牺牲的小额容量就不足为道了。

　　作为应急启动电源，其跟充电宝最大的区别在于，应急启动电源是需要瞬间大电流放电，以供车辆启动电机进行点火启动，此时便需要使用“倍率电池”作为动力了，一般较好的大倍率电池使用35C-40C倍率放电，传统标准电池就未必能胜任此工作了，若黑心商家采用标准电池为应急启动电源产品提供电力，寿命估计不会长，瞬间的大电流放电极为容易击穿锂离子隔离膜，轻则使用数次就废，重则当场发热烧毁。

　　猫腻之四：“可有可无”的保护电路

　　在锂离子电池或锂电池组使用过程中，为避免使用者的错误操作而造成电池升温，电池内电解液的分解而产生气体使其内压上升，导致金属锂等的析出而造成有起火及电池破裂的危险，以及过放电使电池特性劣化等各种原因，在锂离子电池回路中匀要采用保护电路。

　　对锂离子充电电池的保护，必须有以下4个保护功能，以保证电池的安全性和可靠性。

　　过充保护，防止电池充电时超过电池的充电限制电压，电池过充，极易导致电池的特性劣化、起火及破裂，确保安全性。

　　过放保护，防止电池放电时超过电池放电限制电压，电池过放，直接导致电池内部电化学性能劣化，轻则影响电池使用寿命，重则电池报废。

　　过电流保护防止MOSFET的破坏，让电池在所能承受的最大充电电流值内安全充电。

　　短路保护，防止因操作不慎，直接将正负极导通，而导致电池的起火爆炸等，确保使用以及搬运时的安全性。

　　所以对于山寨应急启动电源产品那形同虚设的保护电路无异于谋杀，尤其是应急启动电源所使用的倍率电池，保护电路的造假占产品成本3-5%左右，可惜仅从外观上是看不出有否保护电路的，仅能凭商家良心了，所以尽量选购大品牌吧。