前言:618,還得是618!望著琳琅滿目的商品,和眼花繚亂的疊券方案,有些東西的確要比平日裡便宜了那麼一點。甚至通過抽象疊券後退單,某些商品的價格甚至可以稱之為“Bug”價,16塊錢一件的海瀾之家短袖,40元的特步運動鞋,你敢信?在這裡,不涉及具體產品,就和大家介紹一下相關常識,並且分享如何選擇適合自己的充電寶的經驗,根據篇幅內容我會適當分割文章。
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電池類型
量產移動電源電芯一般為軟包電池,柱狀電池以及單體磷酸鐵鋰電池這三類為主,如下圖所示
那這些電芯各自有什麼優缺點呢?適合哪類人群呢?
- 軟包(聚合物)電池
軟包電池類型充電寶適合追求較大容量密度,以及滿足異型電芯需求。能量密度,尤其是2W毫安時容量以上,軟包電芯只需要緊密堆疊,而其它類型的電芯在排布時就要考慮很多了。而且軟包電芯具有可塑性強的特點,比如說我需要在有限的空間裡塞入儘可能滿的電芯,就需要去適配不盡相同的空間,例如手寫筆中的柱狀軟包,蘋果手機裡的L型電芯等等。
手寫筆中的迷你軟包(左)蘋果手機L型電芯(右)
軟包密度高,可塑性強,而且價格也不算貴,為什麼很多場景不使用呢?這是因為軟包電芯沒有洩壓閥,而暴力使用電池容易積溫,導致電解液揮發,產生氣體,使得充電寶鼓包。這就是為什麼電車,高性能充電寶更傾向於使用柱狀鋼殼和磷酸鐵鋰電芯,甚至拒絕採用軟包電芯的原因之一。
當然不僅僅是暴力使用積溫能導致電池鼓包,過充過放也會導致鼓包。
首先,鋰離子電池充電時,鋰離子由正極向負極遷移。過度充電會導致正極材料裡的鋰原子全部跑到負極材料裡面去,導致正極原本飽滿的柵格發生變形垮塌,在降低電池容量的同時,也使得負極材料裡過度富集的鋰長出鋰枝晶,這樣的結晶會造成微短路,導致電池內部局部發熱,使電解液揮發,從而鼓包。
鋰晶枝
在液態鋰離子電池首次充放電過程中,電極材料與電解液在固液相界面上發生反應,形成一層覆蓋於電極材料表面的鈍化層。形成的鈍化層膜能有效地阻止電解液分子的通過,但鋰離子卻可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出,具有固體電解質的特徵,因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質界面膜”( solid electrolyte interface) ,簡稱SEI。SEI膜對負極材料會產生保護作用,使材料結構不容易崩塌,並且可以增加電極材料的循環壽命。SEI膜並非一成不變,在充放電過程中會有少許的變化,主要是部分有機物會發生可逆的變化。電池過度放電後使得SEI膜發生可逆性破環,保護負極材料的SEI破壞後使得負極材料崩塌,從而導致鼓包。
總之,過充過放導致的鼓包根源在於對電池結構造成了不可逆的破壞,使得容量降低(結晶,材料破壞)的同時,電解液揮發(結晶,材料破壞造成的微短路)造成鼓包。
- 柱狀電芯和磷酸鐵鋰電芯
那為什麼柱狀電芯一般不會出現鼓包呢?那是因為其擁有的安全閥結構在起作用,同理,磷酸鐵鋰電芯也具有該結構。需要注意的是,由於原理相同,柱狀電池和磷酸鐵鋰在不良環境下,也會導致電解液揮發,理化結構改變,當累積到一定程度時(例如結晶最終刺破隔膜),就會造成短路,引發危險(短路造成大量的熱從洩壓閥噴湧而出)。
總結:
由於結構區別,軟包電芯在犧牲某些結構,換來更高能量密度,降低生產難度的同時,也導致電芯在不良使用過程中電解液揮發產生的氣體難以排出,從而導致充電寶鼓包。
疑問?
那為什麼手機電池是軟包,我暴力使用,哪怕衰減的很厲害也不容易鼓包呀?這是因為,軟包電芯由於生產工藝,生產水平,以及正負極和隔膜材料不同,導致的慢性損壞的耐受力不同。有的劣質軟包由於生產過程中有灰塵進入電池內部,以及採用較差的材料,使得其在幾十個循環後瀕臨報廢,這就是為什麼不推薦低價位小品牌的軟包充電寶了。沒有洩壓閥等保護措施,劣質電芯鼓包是分分鐘的事。
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好吧,一不小心整多了,也略微跑題。下一期更充電寶本身了,這一期由於篇幅,也就介紹了幾個電池類型,以及電池鼓包,容量損耗的原因,下一期抽空更一下如何根據自己的需求和充電寶的定位選擇適合自己的充電寶吧。大家點點關注,給個贊,充個電,感激不盡!