好的鋰電池長什麼樣

好的鋰電池長什麼樣

電池包設計，第一步就是選擇使用什麼樣的鋰電池。那麼，什麼樣的電池才算好電池呢？

1壽命長

二次電池壽命，包括循環壽命和日曆壽命兩個指標。循環壽命是指電池經歷了廠家承諾的循環次數後，剩餘容量仍然大於等於80%。日曆壽命是指無論使用與否，在廠家承諾的時間段內，其剩餘容量不得小於80%。

壽命，是動力電池的關鍵性指標之一，一方面，更換電池這個大動作確實麻煩且用戶體驗不好；另一方面，根本上，壽命是成本問題。

有這樣一個概念「全生命周期度電成本」，動力電池總電量乘以循環次數得到電池全生命周期可以利用的電量總和，用電池包總體價格除以這個總和，得到全生命周期內每度電的價格。

我們平時所說的電池價格，比如1500元/kWh，都只是按照新電芯的總能量去計價，其實，全生命周期度電成本，才是終端客戶的直接利益所在。最直觀的結果就是，同樣的價格買到同樣電量的兩個電池包，一個充放50次就到了壽命終點，另一個充放了100次還能再用。這兩個電池包，那個便宜哪個貴就一目了然了。

2成本低

電池本身每度電的價格低，是最直觀的成本。加上前面所說，對用戶來說，成本是否真的低，還要看「全生命周期度電成本」。

除了上面的兩種成本，電池的維護成本也需要考慮。針對電芯本身的維護，主要指手動均衡。BMS自帶的均衡功能受限於自身設計均衡電流的大小，可能無法實現電芯之間的理想均衡，隨著時間的積累，電池組中就會出現壓差過大問題。遇到此類情形，只得進行手動均衡，對電壓過低的電芯單獨充電。這種情形出現的頻率越低，則維護成本越低。

3 能量密度高/功率密度高

能量密度，指單位重量或者單位體積內包含的能量；功率密度是指單位重量或者體積對應的最大放電功率的數值。在道路車輛有限的空間內，只有通過提高密度才能有效提高總體能量和總體功率。加之，當前的國家補貼，把能量密度和功率密度作為衡量補貼檔次的門檻，更加強化了密度的重要性。

但能量密度與安全性之間，存在著一定的矛盾關係，隨著能量密度的提高，安全性總會面臨更新更艱巨的挑戰。

4 庫倫效率高

鋰電池放電過程中放出的能量與此次放電之前電池從0開始充入電池的能量之比，叫做庫倫效率。效率的高低，主要與電池內阻大小有關。相對於其他類型的可充電電池，鋰電池的充放電效率比較高，一般都在98%以上，因此，這個參數往往不被過多提及。

5 電壓高

由於負極材料基本都採用石墨電極，鋰電池的電壓主要的由正極材料的材料特性決定，磷酸鐵鋰電壓上限3.6V，三元鋰和錳酸鋰電池最高電壓4.2V左右。研發高電壓電芯，是鋰電池提高能量密度的一條技術路線。提高電芯輸出電壓，需要電勢高的正極材料，電勢低的負極材料和穩定電壓高的電解液。

6 高溫性能好

鋰電池高溫性能良好，指電芯處在較高的溫度環境中，電池正負極材料，隔膜和電解液還能夠保持良好的穩定性，在高溫下能夠正常工作，壽命不會加速衰減，高溫不容易引起熱失控事故。

鋰電池的安全風險，很大程度上來自於高溫。一般鋰電池的最高工作溫度在50℃左右，特別的可以達到60℃。負極表面的SEI膜在90℃左右就可以開始溶解，使得電芯進入自生熱階段。自生熱帶來額外的溫升，如果不及時制止，就會有熱失控的危險出現。

7 低溫性能好

鋰電池低溫性能好，指低溫下，電池內部的鋰離子和電極材料還都保持較高活性，剩餘容量高，放電能力衰減少，允許充電倍率大。

隨著溫度的下降，鋰電池剩餘容量衰減成加速形勢。溫度越低，容量衰減越快。低溫下強行充電的危害極大，非常容易引起熱失控事故。低溫下鋰離子和電極活性物質活力下降，鋰離子嵌入負極材料內部的速率嚴重下降。外加電源以超過電池允許的功率充電時，大量鋰離子堆積在負極周圍，來不及嵌入電極的鋰離子得電子後直接沉積在電極表面，形成鋰單質結晶。枝晶生長，直接穿透隔膜，刺向正極。引發正負極短路，進而導致熱失控的發生。鋰單質性質活潑，在180℃左右就可以劇烈反應，無疑是熱失控的助推劑。

8 一致性好

一致性，指應用於同一個電池包的電芯，容量、開路電壓、內阻、自放電等參數極差小，性能近似。自身具有優異性能的電芯單體，如果一致性不好，成組後，往往其優異性都被抹平。有研究表明，成組後電池組容量由最小容量電芯決定，電池包壽命小於壽命最短電芯壽命。

9 安全性好

鋰電池的安全性，既包括內部材質的穩定性，又包括電芯安全輔助措施的有效性。內部材質安全性指正負極材料、隔膜和電解液，熱穩定性好，電解液與電極材料相容性好，電解液自身阻燃性好。安全輔助措施，指電芯的安全閥設計，熔斷器設計，溫度敏感電阻設計，靈敏度適當，單個電芯故障後，可以防止故障蔓延起到隔離作用。

10設計友好，方便組裝

鋰電池能量密度高，為了防止單點能量過高，電池單體普遍能量較小。應用於電動汽車的電池，需要把大量電芯組織起來，連接成一個整體使用。單體電芯經過焊接、壓接等各種手段，形成模組，模組再經過高壓導線連接，形成電池包。這個過程中，單體電芯是否易於焊接，是否為壓接設計了連接介面，是否方便熱管理系統對每個電池單體發揮作用，都會影響成組設計的簡潔性和成組效率的高低。有的電芯單體密度高，但形狀不友好，加工成電池包以後，能量密度只有單體的一半。電芯單體的連接特性不好，就會白白浪費了電芯的能量密度。

用上面這些尺子去衡量電芯的優劣，利用清單檢查關鍵項目，是工程設計中一個簡單有效的好方式。