您对电池性能和安全性了解得越多,就越容易从市场上众多的产品中选择合适的电池。选择标准包括电池化学、电池管理系统 (BMS) 和安全认证。
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下表列出了一些流行的锂电池化学成分,并总结了它们的性能、安全优缺点以及常见应用。
表 1,电池化学成分比较*1
化学 | 优点 | 缺点 | 应用领域 |
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钴酸锂 (LCO) |
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| 手机、笔记本电脑、电子相机 |
锰酸锂 (LMO) |
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| 医疗设备、电动工具、电动摩托车、电动汽车、笔记本电脑 |
磷酸铁锂 (LFP) |
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| 电动自行车、电动汽车、储能 |
镍钴锰酸锂 (NMC) |
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| 电动工具、电动自行车、电动汽车 |
镍钴铝酸锂 (NCA) |
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| 电动汽车、储能 |
钛酸锂 (LTO) |
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| 电动汽车、电动自行车、军事和航空航天、储能 |
*1参考信息编译自BU-216:锂基电池汇总表。
虽然根据性能选择电池化学成分可能是为您的应用选择电池的首选,但电池安全性已变得越来越普遍。
例如,汽车制造商特斯拉经常使用NMC或NCA电池。然而,特斯拉现在在一些车辆中采用磷酸铁锂电池,因为热稳定性已成为更重要的优先事项。
由于其安全记录,磷酸铁锂电池成为家庭储能解决方案的首选,其高热失控阈值远远超过其较低的能量密度。
然而,电池安全性很大程度上受到内部或外部电池管理系统(BMS)的影响。
BMS 的主要工作是提供安全功能,包括在电池变得太热、太冷或电压太高时断开电池与充电源的连接。具有高额定电流的 BMS 可以安全地允许更高的充电、放电和峰值电流。智能 BMS 在与充电器的闭环中传递充电状态和其他参数。一些 BMS 要求调整充电电压,以最大限度地提高充电速度(动态充电),同时保持安全的电池工作温度。
虽然安全性对于消费电子产品至关重要,但低成本要求通常意味着没有 BMS,并且只有基本的电池安全保护措施。
UL、CSA、TUV 和 ETL 等国家认可实验室 (NRL) 维护各种应用的通用电池安全标准。NRL 对特定电池标准的认证可确保独立第三方已彻底测试电池的各种安全参数。以下是美国比较常见的一些UL电池认证。欧洲制定了自己的标准。其他地区可能会严格遵循 UL 或欧洲标准并进行修改或制定自己的标准。
表1、常见电池安全认证 *1
标准 | 描述 |
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UL1642 | 安全认证可避免使用 5.0 克或以下金属锂的电池发生火灾、爆炸和伤害的风险。 |
UL2054 | 安全认证可避免产品电池电源发生火灾、爆炸和受伤的风险。 |
UL9540 | 储能系统和接入电网的设备的安全标准。该标准包含 UL1973(电池)和 UL1741(逆变器)。 |
UL9540A | 描述电池、模块和电池储能系统的热失控性能。 |
UL1973 | 该标准专门针对轻轨、固定和车辆辅助电源应用的电池。 |
UL2271 | 设计和制造高尔夫球车等轻型电动汽车(LEV)中使用的锂离子电池的安全要求。 |
UL1741
| 连接到电网的逆变器、转换器、控制器和互连系统设备的标准。 |
UL1741 补充 B | 验证是否符合电网保护和电网支持功能,以获得电网支持实用程序交互式逆变器的认证。 |
IEEE 1547 | 远程控制电网上的分布式能源 (DER)。 |
IEEE 1547-2003 | 公用事业互连标准,要求 DER 在电网变得不稳定时断开连接。 |
IEEE 1547.1-2020 | 进行测试以验证逆变器和转换器是否符合电网互连和电网支持功能。 |