改变我们生活的锂离子电池@@@@ | 第二讲@@:锂离子电池@@的优点和充电时的注意事项@@

本系列文章@@,我们在从事提高@@电池性能研究@@30多年@@的东京工业大学@@特命教授@@菅野了次@@先生的监修下@@,从什么是锂离子电池@@@@、到被称为下一代锂离子电池@@的全固态电池的研究状况@@,做一个全面介绍专题@@。

这里是第二讲@@@@,谈谈锂离子电池@@的优点和用在我们生活中的哪些地方@@,以及如何才能用得更长久@@。


监修人@@:

菅野了次@@

东京工业大学@@ 科学技术@@创成研究院@@ 特命教授@@(名誉教授@@)

菅野了次@@先生于@@1980年@@大阪大学研究生院理学研究科无机及物理化学专业课程结业@@。1985年@@成为理学博士@@。任神户大学理学部副教授后@@,2001年@@任东京工业大学@@研究生院综合理工学研究科教授@@,2016年@@任该大学物质理工学院教授@@,2018年@@任该大学科学技术@@创成研究院@@教授@@、全固态电池研究组组长@@,2021年@@任该科学技术@@创成研究院@@特命教授@@@@、全固态电池研究中心主任@@。

1. 使用锂离子电池@@的优点@@

与铅蓄电池等其他电池相比@@,锂离子电池@@在安全和功能方面具有很多优点@@。

主要优点如下@@:

比其他电池小@@,能量密度大@@

如锂离子电池@@般能反复充电使用的二次电池除了铅蓄电池外@@,还有镍氢电池@@、镍镉电池@@等@@。与这些电池相比@@,锂离子电池@@更显然的优点是小@@、轻且能量密度大@@@@。

对同尺寸的这些电池的特点做一个比较的话@@,铅蓄电池的输出电压只能达到@@2.1V,镍氢电池为@@1.2V,镍镉电池@@为@@1.25V。而锂离子电池@@则能输出@@3.2~3.7V的高电压@@。

经得起反复充放电@@

与其他的二次电池不同@@,锂离子电池@@不利用化学反应产生电@@,因此电极的老化比其他的二次电池少@@,非常经得起反复充放电@@@@。

能快速充电@@

锂离子电池@@的一个很大的特点是能快速充电@@@@。不过锂离子电池@@以外的其他二次电池也能短时间快速充电@@,但镍氢电池@@、镍镉电池@@因难判断电是否充满@@,故未能实用化@@。而锂离子电池@@能由充电器判断已充满@@,故得以实用化@@。

支持无线充电@@

与快速充电一样@@,锂离子电池@@以外的二次电池也能够不用充电电缆进行无线充电@@。不过因为无线充电技术@@的研发成功于@@2007年@@,是一项比较新的技术@@@@,故被用于估计市场前景较好的锂离子电池@@@@。今后将研发电动汽车只要在停车场停车就能充电的系统@@。

锂离子电池@@自放电@@小@@

电池即使闲置不用@@,电量也会损耗@@,这种现象@@称为@@“自放电@@”现象@@。例如@@,汽车一个多月没开@@,想开时@@,会出现电压低打不着火的现象@@吧@@。而造成这种所谓@@“电池没电@@”状态的原因就是自放电@@@@。

自放电@@是电池尽管闲置不用也会一点点地发生化学反应而造成的@@。而锂离子电池@@采用的反应机制与其他的二次电池发生的电池反应有所不同@@,因此锂离子电池@@几乎不产生自放电@@@@。

装载了锂离子电池@@的智能手机@@@@、电脑@@尽管不用电池也会损耗@@。这是因为电源并没有完全断开@@,仍在消耗着微量电能以便能够立即唤醒屏幕@@。

2. 在我们生活中锂离子电池@@被用于哪些用途@@?

在我们的身边有很多用电来驱动的工具@@。充分利用锂离子电池@@体积小能量密度大@@的优点@@,装载于各种设备@@@@。

尤其是智能手机@@@@、电脑@@、数码相机等能小型轻量化@@、长寿命化也在于使用了锂离子电池@@@@。

电动汽车最初装载的是镍氢电池@@。但锂离子电池@@有能量密度大@@自放电@@少等优点@@,以及不像镍氢电池般@@“不能接续充电@@”,使用不便@@,故而使用了锂离子电池@@@@。

其他还有无绳吸尘器@@、熨斗等小型家电@@、电动自行车@@、电动摩托车等乘骑工具@@、利用家用太阳能发电蓄积白天发的电等用途也都使用锂离子电池@@@@。

3. 在产业领域@@锂离子电池@@被用于哪些用途@@?

在产业领域@@,锂离子电池@@被用于无线操纵机器人@@、无人机之类的机械@@,以及各种地方设置的@@IoT传感器@@、潜艇和火箭等特殊载人工具@@,锂离子电池@@被广泛用于产业领域的各行各业@@。

不过锂离子电池@@的能量密度也是有限的@@,如果需要更多的电量@@,使用就受到限制@@。

例如@@对电动汽车@@,现在锂离子电池@@也能用来作为驱动发动机的能源@@,但要靠锂离子电池@@的能量让大型飞机飞行的话@@,在技术@@上还难以做到@@。不过业界正在积极推进使用锂离子电池@@的@@“飞行汽车@@”之类的新型载人工具的开发@@。如果深挖一下目前锂离子电池@@的性能@@,还有重大提升空间@@和各种可能性@@。

4. 给使用锂离子电池@@的产品充电时的小窍门和注意事项@@

锂离子电池@@有着与其他电池不同的特点@@,在使用时应了解其特点加以利用才能经久耐用@@。为发挥其性能@@,让我们来详细了解一下充电时的要点和特点吧@@。

锂离子电池@@可以接续充电@@

使用方便也是锂离子电池@@的特点@@,例如@@镍氢电池@@、镍镉电池@@,在仍剩有容量的情况下又接续充电时@@,可能会看上去充电没有超过该容量@@。这一现象@@称作@@“记忆效应@@”,而锂离子电池@@基本上无此现象@@@@。

对镍氢电池@@、镍镉电池@@,为防止发生记忆效应@@@@,推荐完全放电后再重新充电的方法@@。而锂离子电池@@在还剩有电量的状态下也能接续充电@@,可以说是用起来比较随心所欲@@。

如何让锂离子电池@@用得更久@@

智能手机@@、笔记本电脑@@等使用锂离子电池@@的设备@@的电路设计成即便在经常充电的状态下使用电池@@,充电也不会超过电池容量@@。因此无需担心会给电池造成过度负担@@,但如果要想让锂离子电池@@能用得更久@@,应在接通电源充电到@@50%左右的状态下继续使用@@。有些笔记本电脑@@能设置成充电不超过@@50%。

使用锂离子电池@@应避免过充电和过放电@@

相反@@,锂离子电池@@应避免的是保持在@@100%充满电的状态下使用设备@@@@。如果持续在充满电的状态下接通电源使用笔记本电脑@@@@,会缩短电池的寿命@@。而在电量几乎用完的过放电状态下搁置@@,也会缩短锂离子电池@@的寿命@@。也就是说@@,避免在过充电和过放电这种极限状态下使用@@,这就像人在过饱和空腹状态下运动@@,对身体都会造成负担@@。

在常温下使用锂离子电池@@@@

要使锂离子电池@@性能稳定@@,正常发挥@@,最好在常温下使用@@。或@@许大家都听说过冷能够延长东西的寿命@@,但电池在低温状态下@@,电阻值会增大@@,对充放电的负荷增大@@,起到相反@@的效果@@。而且冷会使电池结露@@,电池周围的电路可能会产生短路@@。

锂离子电池@@有很多优点@@,有意识地充分发挥其优点来使用才能长久保持良好性能@@。

下一讲@@,我们将谈谈锂离子电池@@的普及历史@@
敬请期待@@!

文章来源@@:Murata村田中国@@