电池技术解释——电池的优缺点

电池技术解释——电池的优缺点

 

铅酸电池

铅酸电池是所有可充电电池的鼻祖。这是有史以来第一款可充电电池。虽然技术已经过时，但它经受住了时间的考验，仍然是当今使用最广泛的类型之一。它之所以受欢迎，是因为它的资本成本低，而且即使在低温下也能高效运行，这往往比它们的低能量密度和短生命周期时间更重要。

有两个突出的铅酸电池系列。淹没型具有最佳的资本成本，大型系统可低至 60 美元/千瓦时。它不到目前大多数电动汽车中使用的锂电池成本的三分之一。但它也存在循环寿命短、充电率低、维护要求高等缺点，需要电池补水才能保持“满水”状态。名为密封电池的第二个家族采用了稍微先进的设计，不需要供水。这消除了维护成本并延长了生命周期，但使资本成本增加了一倍。

优点：

• 市场领先的电池类型
• 大量供货
• 提供各种尺寸和设计
• 效率比较高
• 特定成本低

缺点：

• 低生命周期
• 能量密度有限
• 某些设计中的析氢
• 维护成本高

锂离子电池

在过去的十年中，锂离子 (Li-ion) 电池受到了极大的关注。尽管在 1991 年就已经商业化，但在过去 25 年里不断的边际成本和性能改进已经解锁了一系列新的应用，使与电池相关的突发新闻屡见不鲜。成本的快速下降主要归因于两个根本驱动因素——首先，制造价值链所有环节的规模大幅增加。其次，电池性能的提高，使电池在成本/千瓦时的基础上更便宜。

对功能强大的电池组件的不断探索现已催生出种类齐全的锂离子电池组合物。虽然完美的电池仍在研发中，但电池的三个主要组件（阳极、阴极和电解质系统）的不同变体导致了一些优势和劣势。例如，在当前系统中，阴极限制功率，而阳极限制充电。

优点：

• 高能量密度
• 高功率容量比
• 很少或没有维护
• 低自放电
• 高能效
• 日历寿命长
• 循环次数多

缺点：

• 安全——保护电路的必要性
• 初始成本高
• 过度充电或压碎时可能发生热失控

它们应该是便携的、紧凑的、重量轻的、免维护的、经济的、坚固的、耐滥用的并且在使用中和在事故条件下是安全的，稳定的以在大部分放电中提供足够的功率，并且能够以多次充电的容量进行再充电和放电循环。随着公司试图在市场上建立关键地位，这使得电池技术成为许多参与者的首要任务，导致投资热潮。

随着近 150 年前可充电电池的发明，研究催生了当今广泛使用的技术。然而，每种技术都有其优点和缺点——因此，产品/技术设计师需要针对他们的特定应用做出明智的选择。

在我们讨论每种电池技术之前，有必要了解电池组和电池单元的组成。电池组包含电池单元（就像您在电视遥控器中看到的那样）和一个进行调节的电池管理系统。另一方面，电池包含多种成分——电解液和化学成分不同的电极，从而产生不同的电池特性。

电池技术对于从自动驾驶汽车、机器人和无人机到可再生能源等广泛行业取得重大进步至关重要。大多数机器人都需要自主且无需交流电源；因此，他们必须完全依靠电池作为动力来源。