露營出遊的重要後援!五種常見電池完全解析
抽獎活動:Keith 折疊柄鈦碗,只要留言就可以參加抽獎。
FB抽出1名,Youtube抽出1名,Youtube會員抽出1名。
影片公布後一週抽出。
我自己有使用各種充電電池,包含鋰聚合物電池、 鋰鐵電池、鉛酸電池、18650鋰電池、行動電源等,這些電池其實都可以用在露營野營或者露營車上面,這次來分析各種電池優缺點。
我的主力目前還是行動電源,這次受邀測試的Zendure Super Tank的行動電源,跟以往最大的差異就是多了PD充電,過去大容量行動電源充電緩慢的問題解決了,加上100W PD輸出功能,現在還可以幫我的筆記型電腦充電,
我一般出門會使用一堆的充電裝置,燈、風扇、攝影機、喇叭等,這次還試用
智能藍芽音樂保溫杯,算是整合水壺跟喇叭的綜合性商品,也算是一物多用的好設計。
本次拍攝工具:
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Manfrotto Element 碳纖維小型腳架
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同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過16萬的網紅Campfire營火部落,也在其Youtube影片中提到,抽獎活動:Keith 折疊柄鈦碗,只要留言就可以參加抽獎。 FB抽出1名,Youtube抽出1名,Youtube會員抽出1名。 影片公布後一週抽出。 我自己有使用各種充電電池,包含鋰聚合物電池、 鋰鐵電池、鉛酸電池、18650鋰電池、行動電源等,這些電池其實都可以用在露營野營或者露營車上面,這次來...
「鋰聚合物電池 缺點」的推薦目錄:
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- 關於鋰聚合物電池 缺點 在 Re: [請益] 鋰電池的迷思? - 精華區ask-why 的評價
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鋰聚合物電池 缺點 在 愛搞電的港都狼仔 Facebook 的最佳解答
二次鋰離子電池簡介及常見分類
可充電式二次鋰離子電池是一種由正極材料、負極材料、電解液、隔膜和外殼所組成的電能儲存及釋放裝置,具有體積/質量能量密度大、工作電壓高、自放電效率低、無記憶效應等優點,已被廣泛應用於消費類電子產品中,亦開始大量使用在油電混和動力及純電驅動的汽機車上
正極材料:採用鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳(NCM)/鎳鈷鋁(NCA)三元材料、磷酸鋰鐵等,正極材料直接影響鋰電池標稱電壓、充放電性能、能量密度等主要特性,其反應為放電時鋰離子嵌入,充電時鋰離子脫嵌
負極材料:多採用石墨(鈦酸鋰電池的負極材料為鈦酸鋰),其反應為放電時鋰離子脫嵌,充電時鋰離子嵌入
隔膜:把正負極分隔開來,防止接觸短路
電解質/液:鋰鹽(六氟磷酸鋰)+溶劑的電解質溶液,鋰聚合物電池則採用膠狀/固態的聚合物材料取代液態溶劑,鋰離子可在電解質/液內移動並穿過隔膜以完成充放電反應
隨著應用領域的不斷擴展,對鋰離子電池的性能及安全要求也越來越高,使用者期待的理想型電池應具備安全、容量大、充電快、長壽、便宜等條件。然而魚與熊掌不可兼得,現有的二次鋰離子電池的主要性能指標是充放電倍率性能、能量密度、循環壽命、安全穩定性、運作溫度範圍、價格。當想要提高單一個指標時,其他的指標相對來說都會受到影響或減損。只有各項性能指標均衡的電池,才能適應更廣泛的使用環境,並在確保使用安全的同時,降低成本,提升效率,才能成為市場主流
三元鋰
三元鋰電池是指使用三元材料做為正極,石墨作為負極的鋰電池。正極三元材料內所含的鎳+鈷+錳 (NCM)或鎳+鈷+鋁(NCA)三種金屬材料比例可在一定範圍內調整,並且其性能隨著比例的不同而變化。鎳的作用是提升能量密度;鈷的作用是提升穩定性,並提高循環壽命和倍率性能;錳或鋁也有提高電池安全性及穩定性的作用
三元鋰電池正極材料分解溫度在200℃左右,分解時會產生劇烈化學反應產生更多熱量,熱量快速累積最後會導致熱失控,使用三元鋰電池時有較高的監控管理要求,使其可以工作在安全狀態下
特性:
1.標稱電壓:3.7V/3.8V
2.正極材料:鋰與NCM(鎳+鈷+錳)或NCA(鎳+鈷+鋁)三種金屬材料合金氧化物
3.負極材料:石墨
優點:
1.能量密度高,相同體積/重量的電池可攜帶的電能(Wh)最多
2.放電平台標稱電壓高
缺點:
1.安全性較差,無法承受劇烈撞擊、物理穿刺/擠壓、輸出短路、過充,將會導致起火及爆炸
2.耐高溫/熱穩定特性較差,高溫下容易導致熱失控,需要充足的管理措施,避免電池過熱發生危險
3.循環次數較少,壽命較短
4.製作正極材料需使用鎳/鈷/錳等重金屬,鈷的礦產資源有限價格高,且不落實回收會造成環境汙染
磷酸鋰鐵
磷酸鋰鐵電池是指用磷酸鋰鐵作為正極,石墨作為負極的鋰離子電池,製作磷酸鋰鐵正極材料不會涉及到鎳、鈷等金屬資源,相較於鈷,鐵與磷在地球資源含量十分豐富,原料成本較低。比起三元鋰,磷酸鋰鐵電池具有耐高溫特性,更好的安全穩定性,更長循環壽命的優勢
特性:
1.標稱電壓:3.2V/3.3V
2.正極材料:磷酸鋰鐵(LiFePO4)
3.負極材料:石墨
優點:
1.比起三元鋰,磷酸鋰鐵的循環次數較多,壽命較長
2.比起三元鋰,磷酸鋰鐵穩定性及安全性較高,即使發生劇烈碰撞/物理破壞/過充/短路也不會導致爆炸
2.功率密度大,可承受高倍率充放電
3.耐高溫特性好,於高溫環境下仍可釋放100%容量,正極材料的分解溫度高,不易出現熱失控
4.製造時沒有使用高單價重金屬鈷,材料成本低,並符合歐洲RoHS規定,為綠色環保電池
缺點:
1.比起三元鋰,同體積/重量的磷酸鋰鐵能量密度較低
2.在低溫環境下,放電能力及可用容量均明顯下降
3.品質不佳的電池,串聯組合使用一段時間後,電池單體電壓一致性差異會加大
鈦酸鋰
鈦酸鋰電池是把原本石墨負極材料用鈦酸鋰取代,並與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極所組成的二次鋰離子電池。鈦酸鋰本身不能提供鋰源,只能與含鋰的材料搭配使用,雖然也有鈦酸鋰正極材料,金屬鋰/鋰合金負極材料的組成方式,但普遍所稱呼的鈦酸鋰電池是指採用鈦酸鋰負極材料的二次鋰離子電池
石墨材料在充放電過程中鋰離子會反覆嵌入/脫嵌,使體積發生變化及材料變形導致整體循環性能變差。鈦酸鋰在充放電中鋰離子嵌入/脫嵌不會影響其材料的結構,所以鈦酸鋰被稱為”零應變材料”。這種”零應變”性質避免充放電過程導致材料結構發生變化,可提高電池的循環性能,減少容量衰減並延長使用壽命。與三元鋰/磷酸鋰鐵電池相比,鈦酸鋰電池在循環壽命的表現有明顯優勢
石墨負極會在與電解質/液接觸的介面上形成一層SEI膜(Solid Electrolyte Interface,固體電解質介面膜),造成電池首次充放電效率較低,消耗較多鋰離子導致不可逆容量較大,長期循環使用容易形成鋰枝晶造成電池內部短路影響使用安全。與石墨負極材料相比,鈦酸鋰不容易產生SEI膜,表面也難以生成鋰枝晶,可避免電池內部短路影響使用安全
特性:
1.標稱電壓:2.3V/2.4V(採用錳酸鋰正極時)
2.正極材料:常見為鈷酸鋰或錳酸鋰,也可以用三元鋰/磷酸鋰鐵等
3.負極材料:鈦酸鋰(LTO)
優點:
1.安全穩定性好,可承受劇烈撞擊、物理穿刺/擠壓、輸出短路、過充,而不起火或爆炸
2.鈦酸鋰具有較高的鋰離子化學擴散係數,功率密度高,可承受大倍率充放電
3.循環次數最多,壽命長
4.耐溫度範圍廣(-50℃至+60℃),可在低溫及高溫環境下正常充放電
缺點:
1.相較三元鋰/磷酸鋰鐵電池,同體積/重量的鈦酸鋰電池能量密度是最低的
2.負極材料製造需要金屬鈦,原料及生產成本高,也十分要求製造技術水準,導致鈦酸鋰電池單價高
3.鈦酸鋰電池因負極不容易產生SEI膜,鈦酸鋰會催化電解液分解產生氣體,產生脹氣問題,導致性能下降,壽命縮短及影響安全性,需要從材料(電解液)、設計(鈦酸鋰表面包覆奈米碳)及製造(減少材料雜質,控制製造環境濕度)上改進以有效抑制脹氣
4.品質不佳的鈦酸鋰電池一致性存在差異,隨著充放電次數的增加電池一致性差異會逐漸增大
無論何種二次鋰電池單體,當組成電池組(Battery Pack)時,必須要有穩固且同時考量到電池散熱的阻燃式固定結構(可避免電池承受震動衝擊受損或是過度擁擠造成散熱不良),電池單體之間以及正負輸出端牢固且低阻抗的連接方式(可避免造成大電流傳輸阻抗及接觸不良產生火花),電池組透過內建BMS(電池管理系統)/BMU(電池管理單元)/VTM(電壓溫度監控)來針對串並聯組合的複數單體進行單體電壓、電池組電壓、電池組電流、電池組溫度進行管理及監控,避免因電壓/電流/溫度異常而導致使用上的風險
鋰聚合物電池 缺點 在 Campfire 營火部落 Facebook 的最讚貼文
看來這次的八八節不好過,獨木舟破洞,N9+電池膨脹老化,下一個是?
其實理想的鋰電池露營燈應該是以可更換的18650為主比較好,電池好買,好更換,可以自己買Panasonic電池芯,而且品質好。
不過因為種種原因,很少人這樣做,因為重量會更重,體積會變大,電池艙如果要防水會增加成本,之前有看到幾個都不滿意,最後挑選了N9,目前的主流還是內建鋰聚合物電池為主,缺點就是老化的時候會膨脹。
N9其實不錯,亮度跟省電燈泡一樣,可以當主燈使用,可以點兩晚,剛好夠週五夜衝用到週日,目前露營靠N9已經不用插電的燈了,光線也夠平均,暖白光也好用。
缺點就是不防水,所以我只掛客廳帳或者天幕下,再來就是掛勾不好用,還要另外安裝,自己DIY一個扣環上去。
鋰聚合物電池 缺點 在 Campfire營火部落 Youtube 的精選貼文
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鋰聚合物電池 缺點 在 採用膠態或固態聚合物取代液態有機溶劑的可充電鋰離子電池 的推薦與評價
鋰離子聚合物電池的缺點:充電慢、單價較高、容量較少雖然鋰聚合電池優點不少,但體積縮小後,電容量也因而相對減少。所以能量密度僅為220Wh/l,比鋰離子電池的容量 ... ... <看更多>
鋰聚合物電池 缺點 在 Re: [請益] 鋰電池的迷思? - 精華區ask-why 的推薦與評價
※ 引述《jinton (嘻哈胖)》之銘言:
: 對於鋰電池的充電方式有點疑惑
: 到底要放完電在充 還是想充就充?
先簡單回答:
因為鋰電池沒有記憶效應,不像鎳氫或是鎳鎘電池需放電再充電,
所以你想充就充。但建議一段時間之後,比如說一個月,最好還是
用到沒電時再充,以校正電池容量的誤差。
: 還要為什麼剛買電器的電池容量要告訴你要先充滿XX小時才能使用
: 而平常不用充那麼久就飽了呢??
: 謝謝
因為初次使用時,電池內保護板上的韌體,會計算這個電池的最大容量。
若是第一次沒充到飽就使用,電池充飽時容量會有誤差,以致往後使用時
容量會變少。
目前常見的鋰電池有「鋰離子」和「鋰離子聚合物」兩種,差別在於
1.外型:前者有圓柱形和角柱型,後者是超薄型,在產品設計的外觀來
說,後者佔優勢。
2.電解液:前者是鹼性含有鋰離子的氫氧化物,呈膠狀,後者和前者一樣
但混合了固態聚合物。
3.安全性:由於混合固態聚合物,後者較安全。
由於鋰電池的電解液是可燃性物質,過度的充電和放電會讓電解液急劇燃
燒,或說爆炸,故鋰電池必須搭配保護電路板,其上有微控制器防止電池
過充或過放,以免發生危險。
再補充說明關於鋰電池的優缺點:
鋰離子電池(Li-Ion)
優點:
1. 能量密度高,表示相同體積下,蓄電容量高。
2. 重量輕
3. 不需定期充放電,延長電池壽命。(相對鎳鎘電池)
4. 自放率低 (電池的特性以及保護電路會消耗電能)
5. 沒有記憶效應,充電前不需先放電。
6. 工作電壓高(3.6V,鎳氫鎳鎘僅1.2V),可提供較大的電流。
缺點:
1. 需要保護電路,防止過充或過放,以維安全。
2. 容易「老化」,即使放者不使用時。一般建議是保留40%容量,
溫度15度c庫存,溫度越低(0度以上),老化現象會較輕微。
3. 搬運時的限制,有規定電池的鋰含量低於8克,鋰含量的算法是
電池容量(Ah)乘上0.3, 以18650鋰電池(直徑18mm, 高65mm)
2200mAh 來說,2.2*0.3=0.66,最大電池封裝12個cell, 四串三並
=12*0.66=7.92g。
4. 製造成本高,比鎳鎘高40%。
5. 技術尚未成熟,電極和電解液的材質,持續研究改進中。
6. 由於電解液是氫氧化物,無法使用較輕的鋁作外殼,必須使用鐵,
因而較重。
鋰離子聚合物電池(Li-Ion polymer)
優點:
1. 超薄,可作在信用卡內。
2. 設計外型時,較不受電池外型限制。
3. 因電解液的特性,可使用較輕的鋁作為包附電解液的材料,電池重量較輕。
4. 電解液摻有固態聚合物,化學特性上較安定,因而較安全。
缺點:
1. 能量密度略比鋰離子電池低
2. 製造成本比鋰離子電池高
3. 沒有標準尺寸
4. 成本和能量比率較鋰離子電池高
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※ 編輯: richardfan 來自: 60.248.108.22 (02/14 16:59)
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