電動扳手用36V鈷酸鋰電池優缺點（diǎn）比較

【研究背景】

自1991年商業化（huà）以來，可充鋰離子電（diàn）池（LIBs）在便（biàn）攜式電子設備、電動汽（qì）車和智能電網等領域（yù）占（zhàn）據了儲能市場的主（zhǔ）導地位。然而，到目前為止獲（huò）得的電池能量密度仍然不能滿足日益增長的儲能需求，特別是對（duì）於續航裏程超（chāo）過500公裏的遠程電動汽車而言（yán）。盡管不同類型的電池（高電（diàn）壓LIBs、Li-S電池和鋰金屬電池（chí））已經得到了廣泛的研究，但能量密度超過300 Wh kg^-1仍然具有挑戰性。除了（le）考慮（lǜ）電極材料容量外，還需（xū）要考慮電池的其他參數，例如：麵積載量密度、正（zhèng）極和負極之間的電壓差、初始容量和初始庫侖效率。

 邦力（lì）威鋁殼鋰電池的低溫（wēn）性能比鉛酸蓄（xù）電池要差

【成果簡介】

最近，中科院長春應化（huà）所明軍研究員，漢陽大學Yang-Kook Sun教授和阿卜杜拉國王科技（jì）大學（xué）Husam N. Alshareef教授（shòu）（共同（tóng）通訊作者）提出了一種新的經驗模型，該模型（xíng）除了考慮電極容量外，還考慮了多個設計參數，包括（kuò）麵積載量密度、電（diàn）壓差、初始容量平衡以及初始庫侖效率來估計可實現的能量密度。使用該方（fāng）法用於預測電池（chí）能量（liàng）密度，可達實現300 Wh kg^-1以（yǐ）上。同時（shí）該模型表明，電極材料的儲鋰容量隻是（shì）影響最終電池能量密度的幾個重要因素之一。本文的模型打（dǎ）破了傳統估計電池能量密度的模式，為（wéi）設（shè）計更高能量密度的電池提供了（le）一個直（zhí）接的指導。相（xiàng）關研究成果以“An Empirical Model for the Design of Batteries with High Energy Density”為題發表在ACS Energy Lett.上。

【核心內容】

一、模型的描述

在傳統的認識中，鋰離子電池的能量密度（E）在很大程度上可以由其（qí）電極材料決定：

其（qí）中，Q和m是電池的容量和（hé）質量，變量U是正極和負極（jí）之間的電位差（chà），這與正負極和基本電子電荷的（de）費米能級（jí）有關，然而，電子在（zài）真空（kōng）水平上（費米（mǐ）能水平）的電位與實際不一樣。此外，雖然電壓差可以用兩個電極中Li的電位差來表（biǎo）示，但電壓差隨（suí）電池（chí）充電（diàn）狀態（SOC）的變化而變化。因此，引入了平（píng）均（jun1）電壓差（ΔU）來簡化E的計算，變量Q表示電（diàn）池容量，由Q=C_pm_p可以計算出電（diàn）池容量，其中C_p和m_p分別表示正極的可逆（nì）比容量和（hé）總質（zhì）量載量，E的表達式可以寫成：

其中，常數k代表（biǎo）為（wéi）k=（m_p+m_n）/m。因此，E的表達式可以（yǐ）寫成：

K的（de）大小受很多（duō）的因素的影響，如電極材料特性（顆粒大小，比表麵積）、電極製備過程（麵積載量密度（dù）、壓實密度）、隔膜、集流體和包裝工藝。因此（cǐ），k值是一個通用常數，可以用於（yú）不同（tóng）類型的電池，目前很難直接計算k值。但是（shì），可以通過當前LIBs的實際（jì）能量密度得到一個經驗值。

邦力威（無錫）能源有（yǒu）限公司是無（wú）錫匯（huì）眾偉業電氣有限公司投（tóu）資的專業生產和銷售鋰離子電池（chí）的廠家，產品（pǐn）被廣泛應用在無人機，掃地機，AGV，電動自行車，電動汽車等領域。

最（zuì）後，引入了正極和負極之間的平衡初始容量（χ），其中χ=C_nm_nε_p/C_pm_pε_n，將其引入公式3：

當χε_n/ε_p=1.1時，這意味著負極的可逆容量比正極高10%，這是目前大多數（shù）電池設計中所（suǒ）要求的。

圖1. LIBs示意圖和（hé）能夠影響其能（néng）量密度的（de）因素。（a）電池示意圖及（jí）其參數；（b）運用簡單模型實現高（gāo）能量密（mì）度的方法。