電不是萬能的,但是沒有電卻是萬萬不能,相信這一點大家都深有體會。
回看當(dāng)下的移動智能生活更是處處離不開電池,小到手機、平板、相機等移動數(shù)碼產(chǎn)品,大到電瓶車、新能源汽車,都離不開這個幕后主角--鋰電池,鋰電池的發(fā)明者也實至名歸獲得了2019年諾貝爾化學(xué)獎。
面對如此重要不可替代的鋰電池,有些小伙伴卻要化身杠精:“遙控器、熊孩子的玩具汽車不還是依然使用的是一次性干電池嗎?即使是支持充電功能也多為鎳氫電池啊,這些日常使用到的物品沒有選擇鋰電池啊!”
確實,鋰電池這些領(lǐng)域的使用較為罕見,這是為什么呢?
鋰電池的前世今生
20世紀(jì)70年代石油危機漫延全球,美國石油巨頭??松梨谡J(rèn)為石油這種不可再生的資源,終有一天會出現(xiàn)“彈盡糧絕”。
所以組建研發(fā)團隊,開發(fā)能夠替代石油的新能源技術(shù),鋰電池就是當(dāng)時開發(fā)新型電池之一。
但當(dāng)時由于電極材料存在極大的安全風(fēng)險,鋰電池并未進入市場。直至1985年,日本科學(xué)家吉野彰使用石油焦和鈷酸鋰作為電極材料,才使得鋰電池正式進入商用。
鋰電池的優(yōu)勢
經(jīng)過三十多年的迭代升級,鋰電池在能量密度、成本和安全性方面取得了很大進步,不僅廣泛使用于便攜式電子產(chǎn)品、電動汽車,還可用于太陽能、風(fēng)能的能量儲備,逐漸深入我們的生活中。
鋰電池的優(yōu)勢之一就是能量密度高,通俗點說在重量一樣的情況下,鋰電池所含的電量更多。
目前最高已經(jīng)能達到460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍,這也是純電汽車使用鋰電池的原因之一,在較好控制車重,減少能量消耗的同時給予車輛更高的續(xù)航儲備。
優(yōu)勢之二是鋰電池的額定電壓高,如果用電池作比喻的話,一節(jié)鋰電池的電壓(3.7V)約為3節(jié)鎳氫電池(1.2V)加起來的總電壓。
換言之,如果我們需要將一節(jié)節(jié)電池連接起來組成電池電源組,那么鋰電池所需要的電池數(shù)量會更少,從而電池出現(xiàn)故障的概率就越低,就體積來說也會更小更輕便,但輸電效率依舊在線。
鋰電池的另一個主要競爭力則是其自放電率低,說的通俗點就是電池擱那一段時間不使用,鋰電池相比其他電池的自然損耗量會較小,鋰電池的自放電率一般不到鎳氫電池的1/20。
鋰電池的缺點
當(dāng)然鋰電池并不是盡善盡美的,依然還是有一些缺點,并且是需要重視的。
例如鋰電池的安全性就不如其他電池,鋰電池溫度較高時容易發(fā)生熱失控,導(dǎo)致爆炸?;蛘呤卿囯姵貎?nèi)隔膜發(fā)生損壞時,正極和負(fù)極會直接接觸,造成短路,導(dǎo)致電池瞬間爆炸。
由于鋰電池存在如此高危險性的安全隱患,廠商在生產(chǎn)鋰電池時,會另外在鋰電池內(nèi)設(shè)置三重保護機構(gòu),采用開關(guān)元件、適當(dāng)?shù)母舭宀牧虾驮O(shè)置安全閥等等。
也因此鋰電池的制造工藝就會相對更復(fù)雜,同時制造的成本和市場售價也會相應(yīng)水漲船高。
在電池壽命方面,由于鋰電池在充電和放電期間,難免會出現(xiàn)電池容量平衡變化的情況,活化的鋰離子會逐漸減少,導(dǎo)致鋰電池的壽命大幅降低。
就目前的技術(shù)水平來說,電動車的鋰電池循環(huán)使用壽命一般僅為3-5年。
除此以外,鋰電池的高電壓也是把雙刃劍,如果不善加使用,高電壓的鋰電池容易造成相應(yīng)設(shè)備的絕緣老化,使用壽命降低,嚴(yán)重時會直接燒毀電器。
為啥5號鋰電池鮮為人見?
這需要追溯到為什么電池廠商較少生產(chǎn)5號鋰電池。
由于自身的理化特性,鋰電池的默認(rèn)初始電壓3.7V,要大于日常使用的1.2V電池,如果沒有查看電壓需求直接使用鋰電池,就有很高概率導(dǎo)致設(shè)備報廢。
如果硬要降低鋰電池電壓,那昂貴的制造成本必定對售價造成困擾。不過一次性的鋰鐵電池也相對優(yōu)勢明顯,具備電池容量大、體積小、重量輕、大電流放電、低溫性能優(yōu)異等優(yōu)點。
總結(jié)
鋰電池雖然性能優(yōu)異,也深得國內(nèi)外新能源車企的青睞,但其本身仍存在一定的缺點和限制,使用過程中具備基本的用電知識,才能避免鋰電池在安全問題上“擦槍走火”。
而這歸根結(jié)底還是一項過度技術(shù)的問題,相信隨著科研的進步,在未來一定會有安全性能更高、密度更大的電池技術(shù)出現(xiàn)。
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