電動自（zì）行車用（yòng）3.2V保護板優缺點比較

【研究背景】

自1991年商業化以來，可充鋰離子電池（LIBs）在便（biàn）攜式電子設備、電動汽車和智能電網等領域占據了儲能市場的主導地位。然而，到目（mù）前為止獲得的電池能量密度仍然不（bú）能滿足日益增長的儲能需求，特別是對於續航（háng）裏程超過500公裏的遠程電動汽車而言。盡管不同類型的電池（高電壓LIBs、Li-S電池和鋰（lǐ）金屬電池）已經得到（dào）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）考慮電極（jí）材料容量外，還需要考慮電池的其他參數，例如：麵積載量（liàng）密度、正極和負極之間的電壓差、初始容量（liàng）和初始庫侖效率。

 邦力威常見閥控密（mì）封蓄電（diàn）池型號和規格：12V10AH,12V14AH,12V15AH,12V17AH,12V18AH,12V20AH,12V22AH,12V24AH,12V26AH

【成（chéng）果簡介】

最近，中科院長（zhǎng）春應化所明軍（jun1）研究員（yuán），漢（hàn）陽大學Yang-Kook Sun教授（shòu）和阿卜（bo）杜拉（lā）國（guó）王科技大學Husam N. Alshareef教授（共同通（tōng）訊作者）提出了一種新的經（jīng）驗模型，該（gāi）模型除了考慮電極容量外，還考慮了多個設計參數，包括麵積載量密度、電壓差（chà）、初始容量平衡以及初始（shǐ）庫侖效率（lǜ）來估計可實現的能量密度。使（shǐ）用該方法（fǎ）用於預測電池能量密度，可達實現300 Wh kg^-1以上（shàng）。同（tóng）時該模型表明，電極材料的儲鋰（lǐ）容量隻是影響最終電池能量密度的幾個重要因素之一。本文的模型打破了傳統估計電（diàn）池能量密（mì）度的模式，為設計更高能量密度的電池提（tí）供了一個直接的指導。相關研究（jiū）成果（guǒ）以（yǐ）“An Empirical Model for the Design of Batteries with High Energy Density”為題發表在（zài）ACS Energy Lett.上。

【核（hé）心內容】

一、模（mó）型的描述

在傳統（tǒng）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電極材（cái）料決定（dìng）：

其中，Q和m是（shì）電池（chí）的容量和質量，變量U是正極和負極之間的電位（wèi）差，這與正負極和基本電子電荷的費米能級有關，然而，電子在真空水平上（費米能水平）的電位與實際不一樣。此（cǐ）外，雖然電壓差可以用兩個電極中Li的（de）電位差來表示，但電壓差隨電池充（chōng）電狀態（SOC）的變化而（ér）變化。因此，引入了平均電壓差（ΔU）來簡化E的（de）計算，變量（liàng）Q表示電池（chí）容量，由Q=C_pm_p可以計算出電池容（róng）量，其中C_p和m_p分別表示正極的可逆比容量和總質量載量，E的（de）表達（dá）式可以寫成：

其中，常數k代表為k=（m_p+m_n）/m。因此，E的表達（dá）式可以寫成：

K的大小受（shòu）很（hěn）多的因素的影響，如（rú）電極材料特性（xìng）（顆粒大（dà）小，比（bǐ）表（biǎo）麵積）、電極製備過程（麵積載量（liàng）密度、壓實密度）、隔膜、集流體和（hé）包裝工藝。因此，k值是一個通用常數，可以用於不同類型的電池，目（mù）前很難直接計算k值（zhí）。但是（shì），可（kě）以通過當前（qián）LIBs的實際（jì）能量密度得到一個經驗值（zhí）。

邦力威磷（lín）酸鐵鋰電池的電壓是3.2V，三元鋰電池的電壓是3.7V

最後，引入了（le）正極和負極之（zhī）間（jiān）的平（píng）衡初始容（róng）量（liàng）（χ），其（qí）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（jí）高（gāo）10%，這（zhè）是目前大多數電池設計中所要（yào）求的。

圖1. LIBs示意圖和能夠影響其能量密度（dù）的因素。（a）電池示意圖及其參（cān）數；（b）運用簡單模（mó）型實現高能量密度的方法。