Преимущества и недостатки литиевых батарей

1. Преимущества литиевых батарей
Высокая плотность энергии и легкий вес: Литиевые батареи имеют гораздо более высокую плотность энергии, чем никель-кадмиевые и никель-гидридные батареи. При той же емкости их объем может быть уменьшен на 30%, а вес на 50%, что делает их особенно подходящими для портативных электронных устройств и электромобилей. Например, емкость литиевой батареи 18650 может достигать 3600 мАч, в то время как у обычной батареи она составляет всего около 800 мАч.
Длительный срок службы: Срок службы литий-ионных батарей обычно составляет 500-2000 циклов (например, 800-1500 циклов для тройных литий-ионных батарей и 2000-2500 циклов для литий-железо-фосфатных батарей), что значительно превосходит срок службы свинцово-кислотных батарей (около 300 циклов)26. Некоторые литий-железо-фосфатные батареи могут даже достигать 3000 циклов в лабораторных условиях6.
Быстрая зарядка и низкая скорость саморазряда: Поддерживает зарядку со скоростью 1C (80% заряда за 1 час) и имеет низкую скорость саморазряда (более 85% остаточной емкости батареи после хранения при комнатной температуре в течение 1 месяца), что делает ее подходящей для экстренного использования. Технология высокого напряжения (например, 800 В) дополнительно сокращает время зарядки до 10 минут с запасом хода 400 километров.
Безопасность и экологичность: По сравнению с ранними металлическими литиевыми батареями, литий-ионные батареи значительно улучшили безопасность благодаря защитным схемам (защита от перезаряда, переразряда и короткого замыкания) и не содержат токсичных веществ, таких как кадмий и свинец13. Литий-железо-фосфатные батареи обладают превосходной термической стабильностью и более высокой безопасностью67.
Отсутствие эффекта памяти и широкая температурная адаптивность: Может заряжаться и разряжаться в любое время, не требуя полного разряда; имеет широкий диапазон рабочих температур (-20℃~60℃), а некоторые улучшенные модели могут достигать -40℃~70℃13.
II. Недостатки литиевых батарей
Стоимость и сложность производства: Стоимость производства относительно высока, и требуются платы защиты (например, управляющие микросхемы и полевые транзисторы) для предотвращения перезаряда/переразряда, что увеличивает общую стоимость на 35%.
Риски для безопасности: Высокие температуры или физические повреждения могут привести к тепловому разгону. Тройные литиевые батареи склонны к выделению кислорода и воспламенению при высоких температурах, что требует использования систем охлаждения или защиты жестким корпусом.
Плохие характеристики при низких температурах: При низких температурах (например, ниже -20℃) емкость значительно снижается, внутреннее сопротивление увеличивается, и страдает эффективность разряда.
Ограничения срока службы: Срок службы аккумуляторной батареи (около 500 циклов) обычно короче, чем у отдельного элемента батареи (2000 циклов), а быстрая зарядка может ускорить деградацию емкости.
Экологические проблемы и проблемы переработки: Химические вещества, такие как гексафторфосфат лития в отработанных батареях, могут загрязнять окружающую среду, и необходимо уменьшить их воздействие путем каскадного использования или разборки и переработки (например, извлечения таких металлов, как литий и кобальт)