1、关于电池内容摘要 ：电池比较熟悉，可对电池的容量与能量包括电池的使用寿命却比较陌生。电池容量是指电池存储电量的大小，即电池放电电荷的总量。一般以 mAh（毫安时） 、 “Ah”（安时）做单位。电池储存的能量，即为电池放电所能做的电功的多少，单位为 J（焦尔） 。电池的使用寿命却是根据电池的不同，会有不同的作用寿命和计算方法。关键字 ：电池的容量、电池储存的能量、电池的使用寿命电池是一些移动设备必不可少的电源，人们对电池用得多也了解得比较多，如干电池、蓄电池、手机电池等，在电池上写有很多应注意的问题，大家一看就懂，可对于电池的额定容量和电池的总能量却人们却很陌生。为此本人就电池的容量和能量谈谈个
2、人的理解。一电池的容量人们使用的各类电池都是将其它形式的能量转化为电能的装置。我们使用的电池大多都是化学电池，即将化学能转化为电能的。如干电池、蓄电池等。电池对用电器供电的过程叫放电过程。电池容量是指电池存储电量的大小，即电池放电电荷的总量叫电池容量（Q） ，其单位通常用：mAh（毫安时） ，如某手机电池电板上标有 2400mAh，这就是这块电块的容量，当然不同的手机电板电池容量是不同的。在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为了方便起见，一般用“Ah” （安时）来表示。如电动车内的蓄电池就有标有 16 Ah、20 Ah 不等。对于干电池而言其体积越大，内部装的化学药品越多其容量越大，这就是体积越大的
3、电池越耐用的道理，为了用电器工作需要一般使用的电池电压都设定为 1.5V。不同型号的电池，他的容量越高，提供使用的时间越长。如抛开体积和重量的因素，当然容量越高越好。如AA 镍氢电池( 就是五号电池 )，一般是 1400mAh，也有标超高容量的(1600mAh)。二电池储存的能量电池储存的能量，即为电池放电所能做的电功的多少（W=UIt=UQ ） 。若电池的额定容量是1300mAh，如果它以 130mA 的电流给电池放电，那么该电池可以持续工作 10 小时（1300mAh/130mA=10h） ；如果放电电流为 1300mA，那供电时间就只有 1 小时左右。如：一节 5 号干电池容量 Q=50
4、0mAh，表示此此节干电池以 500mA 的电流放电可工作1h，即 Q=It=0.5A3600s=1800As=1800c。如果用这此电池给工作电流为 65uA 左右的石英钟供电，可使用 t=Q/I=500mAh/65uA=7692h=320 天，即可供电将近一年的时间，此电池储存的能量 E=W=UQ=1.5V1800c=2700J。以上是理想状态下的分析。例如，数码设备及其它用电设备实际工作时的电流不可能始终恒定在某一数值。以数码相机为例，工作电流会因为 LCD 显示屏、闪光灯等部件的开启或关闭而发生较大的变化。因而电池能对某个设备的供电时间只能是个大约值，而这个值也只有通过实际操作经验来估
5、计。电池的容量没有直接测定的仪表，随着电池的放电，容量会慢慢下降，储存的能量也会下降。由于单个电池的电压和容量都十分有限，一般需要用几个电池组成电池组，以满足不同设备的实际供电需要。在数码相机中，最常见的电池组合方式是串联，即把电池正负极首尾相连，如把 2 节 1.5V 、 1300mAh 的电池串联，就组成了一个电压是 3V 、容量为 1300mAh 的电池组。这样虽然没有提高电池的容量，但总能量却提高了（W=UQ ，U为总电压） 。又如，目前作为城乡人民主要的交通工具电动车，一般是将四个 12V 蓄电池串联在一起的，就组成了一个电压为 48V 的电源。 三电池的使用寿命电池的使用寿命与放电
6、的电流大小和电池的容量大小有关，使用寿命即为电池放电时间t=Q/I。 （I 为放电电流）由于单个电池的电压和容量都十分有限，一般需要用几个电池组成电池组，以满足不同设备的实际供电需要。在数码相机中，最常见的电池组合方式是串联，即把电池正负极首尾相连，如把 4 节 1.5V 、 1300mAh 的电池串联，就组成了一个电压是 6V 、容量为 1300mAh 的电池组。一般的干电池使用一次也就没用了，叫一次电池。现在市场上有很多可多次充电的电池，手机电板就是一种。有人要问目前数码设备里面最核心的东西是什么，大家应该都知道是电源，而可以移动的设备，必然会使用电池，对于高耗电量的设备，不可充电的电池因
7、为其长期使用成本较高而不如可充电的划算，所以，大多数设备都选择了可充电的电池作为能量的主要来源。目前人们比较熟悉的手机电池，它使用寿命不是按时间来计算的，而且按电池的充放电次数来计算的。镍镉电池一般可充放电 100-150 次，铸氢电池一般可充放电 200-300 次，锂电池一般可充放电 350-700 次。电池的每次充放电间隔时间越长，电池的寿命就越长，不同的手机电池使用寿命也是不同的。技术制约价格，但技术的不断提升会降低价格。我们现在要做的就是确定(新能源) 市场价值，而不能只看当前的市场价格。发展新能源意味着复兴科技，意味着成为世界新能源领域的领导者，意味着为经济发展提供助推器。新能源是
8、未来投资永恒的主题！龙之股新能源投资路径篇（21）-锂电之父：锂电池能量密度还会提高锂离子充电电池自 20 世纪 90 年代初正式实用化以来，在不到 20 年的时间里，容量快速增加，市场迅速增长。估计今后将从便携产品用途扩展到电动车辆及环保蓄电等领域。针对锂离子充电电池的现状与课题以及今后的发展方向，记者采访了从实用化之前的研究阶段开始长年从事开发、被誉为锂电池之父的原索尼业务首席常务执行董事西美绪。（采访者：安保秀雄）问：锂离子充电电池的用途是如何拓展起来的？西：在 20 世纪 90 年代的导入期，我们曾把家用摄像机及 MD 播放器等 AV 产品作为锂离子充电电池的应用目标。但当时仅靠很小的
9、产量就完全能够满足市场，根本没预料到这种电池会成为主流产品。但是，不久笔记本电脑开始使用锂离子充电电池，从此市场开始迅速扩大。据悉当时某电脑厂商打出了“在从美国纽约到洛杉矶的 5 小时飞行行程中无需充电”的宣传广告起了很大作用。从普及期到兴盛期，推动锂离子充电电池发展的是笔记本电脑，然后是手机。进入 21 世纪，锂离子电池开始被数码相机、电动工具（PowerTool）及游戏机等采用。今后面对建设低碳化社会的时代要求，估计今后其用途将向混合动力汽车、电动汽车、产业和家用固定型电源等扩展。锂离子充电电池伴随着技术的发展，其能量密度在逐年增加。确保安全性的措施也得以积累。这些措施都为市场扩大做出了贡
10、献。问：提高能量密度的关键是什么？今后能量密度还会提高吗？西：要提高电池的能量密度，有两种方法。一是削减对产生电力没有贡献的部材，比如减薄正负极的集电体及隔膜、减少粘结剂及导电辅助材料等。总之，是通过电池设计来提高。但这种做法存在极限。另一种方法是增大电极活性物质（正负极）的单位重量或者单位体积的容量。有关的材料开发长期以来一直都在进行之中。正极的 LiCoO2 从启动锂离子充电电池开始便以几乎接近理论极限的容量使用，电池容量的改善完全依赖负极的性能。比如，最初的锂离子充电电池的负极采用碳（焦碳） ，其能力为 250mAh/g 左右，初期充放电效率不过 80左右。而现在的负极用碳（石墨）的能力
11、无限接近理论容量的372mAh/g，初期效率也超过了 95。能量密度也分别由初期的 200Wh/kg、80Wh/kg 增至现在的 600Wh/kg、220Wh/kg。但是，在负极使用碳（石墨）的条件下，电池容量现在已几乎达到理论极限，所以当务之急是开发新一代负极。候补材料有锡（Sn）和硅（Si） ，前者的理论容量是石墨的 3 倍，后者更是在石墨的 10 倍以上。另一方面，正极活物质在容量方面基本未取得进步。容量比 LiCoO2 高的正极有LiNiO2，预计正极容量会增加 1020。但是，LiNiO2 在安全问题非常多，基本上未被采用。最近，部分产品采用了将锂离子充电电池的电压提高到 4.2V
12、以上、比如 4.4V，放电电流值相同而能源容量（Wh）增大的正极材料。如上所述，至少从负极来看，从材料方面不断提高容量是没错的。问：提高能量密度时，应该注意什么问题？西：使用方的要求不一定仅限于容量。有些用途重视输出特性，比如电动工具，而人造卫星用辅助电源侧重于循环特性。有时要求循环次数要达到 15 万次，比电脑电池要多得多。必须掌握满足上述要求的材料和设计方法。当然，所有性能均出色的电池是不存在的。要根据重视什么性能，来决定使用什么电池材料和采用什么设计。并且，不仅要满足上述多种要求，在安全性这一重要且不可或缺的要素方面也必须达标。因此，需要综合考虑造成安全因素与材料的哪些性质有关以及如何开
13、发减少这些因素的材料等。比如，如果像上面提到的以 Si 为负极的话，负极容量可达到碳材料的 10 倍以上，但同时还要考虑其他特性（比如负荷特性和循环特性）和安全性。另外，如果采用 Si，正极沿用原来的材料，为了与负极保持平衡，需要将正极活物质涂布厚度增至 10 倍。但实际上，这是不可能的。如此看来，只是单独改进负极，并不能改善电池本身的特性，同时还需要重新考虑正极、电解液及隔膜等所有材料。最后确保安全性的难题摆在开发者面前。电池是将高能量密闭在有限的狭小空间内。而使用时一点点缓慢地释放出能量。但是，有时因某种原因导致能量一下子释放出来。就会造成事故。容量越大，可集中释放的能量越大，因此危险度更
14、高。因此能量密度越大，安全措施就越重要。提高能源容量时，开发与之相应的安全措施至关重要。问：安全措施的关键是什么？西：上面已经说过，由于能量密度越高，危险度越大，因此安全问题就越发重要。事故原因并不是单一的。需要准确掌握正极活性物质、负极活性物质、电解液、隔膜及粘结剂等所有材料在充放电过程的举动及其影响安全性的机理等。最近，成本竞争越来越激烈，销售方对技术方及生产现场提出的降低成本的要求越来越高。虽然可以想到换成便宜材料及缩短制造周期等方法，但技术方面要弄清这些对电池性能、尤其安全性会造成什么影响，保持不能让步的地方绝不妥协的姿态。另一方面，令人担心的是并非不存在使用方不按照电池设计者指定的使
15、用方法应用的情况。我还听说过，由于机器制造方强烈要求实现快速充电，在其诱惑下，充电设计超过4.2V 极限电压的现象也开始出现。在锂离子充电电池导入期，电池技术人员与营业人员一起向使用方的技术人员做介绍，明确告诉对方什么能做、什么不能做。而现在销售是营业主导，这种场面越来越少。问：年轻技术人员如何提高实力？西：锂离子充电电池与原来的电池不同，除电气化学以外，材料方面的知识面也要广。其中包括有机化学（电解液、粘结剂、隔膜） 、高分子化学（隔膜、粘结剂、凝胶电解质） 、金属（正负极集电体） 、陶瓷（正极活物质） 、碳材料（负极）等。并且，锂离子充电电池应用的领域很广，使用方法（充放电条件）也多种多样
16、，因此还需要了解应用机器的大致情况。因此，不能把自己封闭在“我是正极专家”这样的狭小区域内。在掌握了广泛的知识（即使浅尝辄止也可以）以后，应该建立专业领域。问：请您介绍一下行业体制中存在的问题。西：我希望电池厂商不要忘记相对于成本更要重视品质和安全性的原则。否则，不管怎么提高能量密度以及输出特性，最终都将变成海市蜃楼。希望使用锂离子充电电池的产品制造方要与电池技术人员深入交流，学习更多锂离子充电电池的使用方法。当然，这个问题不仅机器制造方，电池设计方也要注意回复：从理论上怎么解释恒压充电的时候，电流逐渐变小呀？恒压充电是消除极化的过程。当用 0.5C 或 1.0C 或更高的倍率进行充电时，电压达到 4.2V 并未达到电量完全充满的状态，其中很大一部分是虚压，可以简单的理解为两极周围简单的离子聚集，此时，当电流撤掉时，聚集的离子会重新变成自由离子，从而表现为电压的瞬降；恒压充电的过程，就是慢慢的消除这个极化，电流的减小可以理解为聚集离子的慢慢嵌入。当恒压过程的电流足够小时，就是聚集离子足够少，这时撤去外加电流后，电池的电压瞬降很小，意味着极化消除。简单的说，充电就像一大群人要进入一个屋子，但是门口大小（实际接受能力）有限，所以在门口拥着一个动态变化的人群。最后恒压充电，就是消除门口人群的过程。 本文摘自: 电池论坛(http:/) 详细出处请参考：http:/
