钜大LARGE | 点击量：963次 | 2021年12月16日
未来十年锂离子电池将处于行业主导地位 探讨不同类型的电池及其应用
考虑到未来对储能的需求，电池的研究势头正在增强，而且电池需求不断提高：到2030年，全球可充电电池的产量将翻一番，从目前的每年750千兆瓦时增加到1500千兆瓦时。《自然能源》（NatureEnergy）杂志最近发表的一篇有关各种电池类型电池生产的评论文章指出，目前已建立的锂离子电池（LIB）将在未来几年主导可充电高能电池市场。
替代电池技术，特别是固态电池，还有锂硫电池或锂空气电池正在深入研究，但尚未实现大规模工业化生产。基于目前锂离子电池的众多新兴产能，采用新的工艺技术、制造环境和技能转向所谓的后锂离子电池（PLIBs）将需要数十亿美元的投资。
“预计未来10年，锂离子技术仍将主导高能可充电电池市场。它集能量、功率密度、安全性、耐久性和低成本于一体。此外，目前正在世界范围内建立的生产设施已经创造了可能使后续技术更难跟上的事实。”德国明斯特大学（UniversityofMünster）MEET电池研究中心材料副主管RichardSchmuch博士解释说。他和曼斯特大学化学与药学系企业管理研究所的FabianDuffner博士以及PorscheConsultingGmbH共同领导了这项分析。与其他电池和生产研究人员一起，他们发现锂离子电池的生产过程不能以1:1的比例转移到绝大多数后续技术上。RichardSchmuch博士说，在这里，许多挑战和高投资等待着新即使的问世。
需要密集的研发活动
只有钠离子电池的生产在许多工艺步骤上可与锂离子电池相媲美。然而，由于这种类型的电池提供较低的能源相比，锂离子电池，它目前并不代表一个前景的大众市场。而其他后锂离子电池的生产工艺，如固态电池、锂硫电池和锂空气电池，与锂离子电池的生产有很大不同：电极制造、电池构造或循环等步骤需要不同的技术、制造环境或机器。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
FabianDuffner博士解释说：“我们目前既不知道所需的所有大容量机器，也不知道生产锂离子电池的相关工艺参数。它们的工业化需要密集的研发活动，这些活动的重点是建立新的制造能力和开发新的机器。”此外，后锂离子电池必须在能源、性能、安全等所有关键性能参数方面进行全面竞争，耐用性和成本成为大众市场的替代品。
不同类型的电池及其应用
电池是任何电子无线设备的主要电源，无论是智能手机，笔记本电脑，手表还是遥控器。您能想象没有这些能源的情况吗？我们将无法制造任何无线电子设备，而只能依靠有线电源，即使没有电池也无法实现电动汽车和太空飞行任务。今天，贤集网小编将简要讨论各种类型的电池，其分类，术语和规格。
什么是电池，为什么要使用？
让我们看看电池和电池之间的基本区别。还让我们找出为什么我们确实需要电池，为什么我们不能使用交流电源（即，壁式插座的交流电源）代替直流电源。
电池：电池是一种能源，只能输送非常少量的直流电压和电流。例如，如果我们使用手表或遥控器中使用的电池，则它可以提供的最大电压为1.5–3V。
电池：电池的功能与电池的功能完全相同，但是电池是一组电池，以串联/并联方式排列，因此可以将电压升高到所需的水平。电池最著名的例子是用于给智能手机充电的移动电源。如果我们看到了移动电源的内部，我们可以根据需要找到一组串联/并联排列的电池。电池串联排列以增加电压，而并联排列以增加电流。
现在为什么直流比交流更受青睐？在大多数便携式电子产品中，交流电无法存储在任何地方，直流电可以毫无困难地存储在任何地方。与直流电相比，即使是交流电造成的损失也更大。因此，DC对于便携式电子设备是首选的。
处理电池时使用的技术术语
我们不能仅继续使用电压和电流来解释电池的功能，还有一些独特的术语定义了电池的特性，例如瓦特小时（mAh），C额定值，标称电压，充电电压，充电电流，放电电流，截止电压，保质期，循环寿命是定义电池性能的几个术语。
让我们简要讨论每个术语，
电源容量：
它是存储在电池中的能量，以瓦特小时为单位
瓦特小时=V*I*小时{由于电压保持恒定，因此以Ah/mAh为单位测量}
阅读智能手机的规格时，我们通常会看到电池额定值为2500mAh或4000mAh。这意味着什么？？让我们来看看
例如：2500mAh，这意味着电池能够向负载提供2.5A/2500mA的电流1小时。电池连续工作的时间取决于其消耗的负载电流。因此，如果负载仅消耗25mA的电流，则电池可以保持100小时的寿命。如何？
25mA*100小时{所以25mA的电流持续100小时}
同样250毫安，持续10小时，如此……
尽管理论计算似乎很理想，但是电池的持续时间会根据温度和电流消耗等而变化。
动力能力：
这意味着电池可以传送的电流量。也被称为C级。
从理论上讲，它被计算为Ah除以1小时。
示例：让我们考虑一个具有10000mAh容量的电池。
分频10000mA小时/1小时后得出10000mA=10A=10C
因此，容量为10000mAh的电池的C额定值为10C，这意味着该电池具有在恒定电压（固定电压/额定电压）下提供10A电流的能力。
如果电池的额定电流为1C，则电池可以提供1A的电流。
注：C额定值越高，可从电池汲取的电流越大。
标称电压：
在定义功率容量时，我们有一个称为Wh的单位，可以细化为V*I*小时，但电压从何而来呢？由于电池的电压将是恒定的并且不会变化，因此将其视为标称电压（固定电压）。因此，由于电压是固定的，因此仅将安培和小时视为单位（Ah/mAh）。
充电电流：
它是可以为电池充电的最大电流，即，如果内置了电池保护电路，则实际上可以施加的最大电流为1A/2A，但500mA仍然是为电池充电的最佳范围。
充电电压：
这是应向电池有效充电的最大电压。最佳/标准充电电压基本上为4.2V。尽管我们对电池施加5V电压，但它仅接受4.2V电压。
放电电流：
它是可以从电池汲取并传递到负载的电流。如果负载汲取的电流大于额定放电电流，则电池消耗的电量非常快，这会导致电池快速发热，这也会导致电池爆炸。因此，谨慎确定负载消耗的电流量以及电池可以保留的最大放电电流。
保质期：
可能存在电池闲置/密封的情况，尤其是在商店/商店中长时间。因此，保质期决定了电池可以保持通电的时间段，并且应该能够在额定时间段内使用它。对于非充电电池，主要考虑其保质期，因为它们是使用和扔掉的。对于可充电电池，即使保质期较短，我们仍然可以对其充电。
截止电压：
可以认为电池已完全放电的电压，在此电压下，如果我们仍然尝试从电池放电，则会损坏电池。因此，超过截止电压时，应将电池与电路断开连接并应适当充电。
循环寿命：
假设电池已充满电，并且已放电至其实际容量的80％，则称电池已完成一个周期。同样，电池可以充电和放电的循环次数决定了循环寿命。循环寿命越长，电池的质量越好。但是如果考虑到电池最初已充满电，如果电池放电到其实际容量的40％，则不能将其视为循环寿命。
功率密度：
它定义了给定体积的电池的功率容量。
例如，100Wh/Kg（碱性电池标准功率密度）表示对于1Kg的化学成分，它提供100Wh的功率容量。
现在，AAA碱性电池的容量为11.5克。因此，如果1Kg可以提供100Wh的容量，那么11.5克AAA电池可以提供多少呢？让我们计算一下。
Wh（对于11.5gm）=100*11.5/1000=1.15Wh
因此，我们知道碱性电池的标称电压为1.5V。因此，它提供1.5V*（1.15/1.5）A*1小时可提供0.76Ah=760mAh的功率，这几乎等于标准AAA碱性电池的功率。
电池种类
电池基本上分为两种：
不可充电电池（原电池）
充电电池（二次电池）
不可充电电池
这些电池基本上只能用作一次电池，因为它们只能使用一次。这些电池无法充电并再次使用。让我们来看看我们看到的常规的日常生活一次电池。
碱性电池：它基本上由锌（Zn）和二氧化锰（MnO2）的化学组成构成，因为其中使用的电解质是氢氧化钾，它纯粹是碱性物质，因此被称为具有功率密度的碱性电池100Wh/Kg。
碱性电池
优点：
循环寿命更长
为便携式设备加电时更兼容，更高效。
保质期更长。
体积小。
高效。
内部电阻低，空闲状态下的放电状态少。
泄漏率低。
缺点：
成本有点高。除此之外，一切都是优势。
应用范围：
它可以用于手电筒，遥控器，挂钟，小型便携式设备等。
纽扣电池：线圈电池的化学成分在本质上也是碱性的。除了碱性成分外，还将使用锂和氧化银化学物质来制造这些电池，这些电池在提供如此小的尺寸时更有效地提供稳定和稳定的电压。它的功率密度为270Wh/Kg。
纽扣电池
优点：
重量轻
体积小
高密度
低成本
高标称电压（最高3V）
串联即可轻松获得高压
保质期长
缺点：
需要持有人
低电流消耗能力
应用范围：
用于手表，挂钟，微型电子产品等。
可充电电池
这些通常称为二次电池，可以充电并可以重复使用。尽管成本很高，但是它们可以充电和重复使用，并且在正确使用和安全充电的情况下使用寿命很长。
铅酸电池
它由铅酸组成，铅酸非常便宜，主要在汽车和车辆中使用，以驱动其中的照明系统。这些在尺寸/空间和重量均无关紧要的产品中更为可取。这些带有标称电压，起始电压为2V至24V，最常见的是2V，6V，12V和24V电池。它的功率密度为7Wh/Kg。
铅酸电池
优点：
成本便宜
轻松充电
高功率输出能力
缺点：
非常重
占用空间大
功率密度很低
应用范围：
用于汽车，UPS（不间断电源），机器人技术，重型机械等。
镍镉电池
这些电池由镍和镉的化学成分制成。尽管这些电池很少使用，但与镍氢电池相比，它们非常便宜且放电率非常低。这些具有所有标准尺寸，例如AA，AAA，C和矩形。标称电压为1.2V，通常以3组一组的形式连接在一起，可提供3.6V。它的功率密度为60Wh/Kg。
镍镉电池
优点：
成本便宜
充电方便
可在所有环境中使用
提供所有标准尺寸
缺点：
较低的功率密度
含有有毒金属
为了避免晶体在电池板上生长，需要非常频繁地充电。
应用范围：
用于遥控玩具，无绳电话，太阳能灯，主要用于价格很重要的应用中。
镍氢电池
镍金属氢化物电池比镍镉电池更可取，因为它们对环境的影响较小。它的标称电压为1.25V，高于镍镉电池。它的标称电压低于碱性电池，并且由于其可用性和对环境的影响较小，因此可以很好地替代它们。镍氢电池的功率密度为100Wh/Kg。
镍氢电池
优点：
提供所有标准尺寸。
高功率密度。
易于充电。
具有几乎所有相似之处且可充电的碱性替代品。
缺点：
自放电率很高。
比镍镉电池贵。
应用范围：
用于所有类似于碱性和镍镉电池的应用。
锂离子电池
它们由锂金属制成，是可充电技术中的最新技术。由于它们尺寸紧凑，因此可用于需要高功率规格的大多数便携式应用中。这些是市面上最好的充电电池。它们的标称电压为3.7V（最常见的是3.6V和7.2V），并且具有各种功率容量范围（从100smAh到1000smAh开始）。甚至C级额定值从1C到10C，锂离子电池的功率密度也为126Wh/Kg。
锂离子电池
优点：
重量很轻。
高C级。
功率密度很高。
电池电压高。
缺点：
这些有点贵。
如果端子短路，则电池可能会爆炸。
需要电池保护电路。
这些也称为锂离子聚合物可充电电池，因为它使用高电导率的聚合物凝胶/聚合物电解质代替液体电解质。这些属于锂离子技术。这些有点贵。但是，与锂离子电池相比，该电池受到了高度保护。它的功率密度为185Wh/Kg。
锂电池
优点：
与锂离子电池相比，它们具有很高的保护性。
重量很轻
与锂离子电池相比，结构薄。
与镍镉和镍氢电池相比，功率密度，标称电压相对较高。
缺点：
昂贵。
如果连接错误，可能会爆炸。
请勿弯曲或暴露于高温下，否则可能导致爆炸。
应用范围：可用于需要充电优势的所有便携式设备，例如无人机，机器人，遥控玩具等。
