國內(nèi)外鋰錳一次電池性能比較

孫云東，何麗華，于 冰，李 永，馬洪斌

(1.天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測技術(shù)研究院，天津300384；2.中國電子科技集團公司第十八研究所，天津300384)

近年來，電子產(chǎn)品的發(fā)展極為迅猛，其產(chǎn)品的多樣化，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，便攜式且具有一定智能化的用電器具的開發(fā)與發(fā)展日新月異，這樣的用電器具要求具有高的能量密度，能長時期可靠、安全且在較寬的使用條件下正常工作的小型化電源[1-2]。鋰錳一次電池在眾多電池品種中具備了以上優(yōu)良的特性，完全能勝任、滿足小型高能的多樣化需求。

前些年，國內(nèi)鋰錳電池產(chǎn)品主要面向中、低端市場，競爭激烈，在制造水平、品質(zhì)的一致性、制造規(guī)模上都與國外品牌存在一定差距。高端鋰錳電池市場70%以上的份額被日本、德國的品牌占據(jù)。鋰錳電池的主導(dǎo)廠商是日本的三洋、松下、MAXELL、索尼，德國的VARTA，這些公司主要在廣泛的綜合應(yīng)用領(lǐng)域競爭。另外，瑞士的RENATA、美國的Ultralife、Gold Peak (GP)和韓國的VITZROCELL在一些專業(yè)領(lǐng)域或者局部的領(lǐng)域有較強的競爭力。為了探究目前國內(nèi)鋰錳電池產(chǎn)品與國外品牌具體性能的差別，本文抽取市場占有率高的國外品牌和國內(nèi)品牌的鋰錳電池，設(shè)計一系列的試驗，對比二者的性能。

1 抽樣及試驗設(shè)計

1.1 抽樣

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，CR2032是市場中常用的扣式鋰錳電池，因此選取了這種型號的電池和生產(chǎn)該型號電池的國內(nèi)公司和國外公司。選擇國內(nèi)某公司和日本的MAXELL兩家公司，各隨機抽取53只電池參與比較。

1.2 試驗設(shè)計

從新電參數(shù)，高溫儲存后的性能，快速放電性能等方面全面進行比較，具體測試方法和內(nèi)容如表1所示。

2 試驗數(shù)據(jù)比較

2.1 新電基本參數(shù)比較

表2和表3為國內(nèi)外兩公司的新電基本參數(shù)。表4和圖1為兩家公司數(shù)據(jù)的比較，由表4中的數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)公司生產(chǎn)的鋰錳電池在尺寸(直徑)、開路電壓、15 kΩ負載電壓、內(nèi)阻指標上均優(yōu)于國外公司的產(chǎn)品。由圖1可知，電池開路電壓和負載電壓與內(nèi)阻存在關(guān)聯(lián)，擁有較低內(nèi)阻的電池開路電壓和負載電壓要高些。

2.2 60℃下儲存20天后基本參數(shù)比較

表5、表6為國內(nèi)外兩公司的產(chǎn)品在60℃下儲存20天后的基本參數(shù)。表7和圖2為兩公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)的比較，由表7的數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)公司生產(chǎn)的鋰錳電池在60℃下儲存20天后，在尺寸、開路電壓、內(nèi)阻指標上均優(yōu)于國外公司的產(chǎn)品。由圖2可知，經(jīng)過60℃儲存的電池開路電壓與內(nèi)阻存在負相關(guān)的關(guān)系，內(nèi)阻越大，開路電壓越小。

表1 試驗方法和試驗內(nèi)容

表2 國內(nèi)某品牌新電基本參數(shù)

表3 MAXELL新電基本參數(shù)

表4 新電基本參數(shù)比較

圖1 新電基本參數(shù)比較

表5 國內(nèi)某品牌產(chǎn)品60 ℃儲存20天后基本參數(shù)

表6 MAXELL 60 ℃儲存20天后基本參數(shù)

表7 60 ℃儲存20天后基本參數(shù)比較

2.3 60℃下儲存100天后基本參數(shù)比較

表8、表9為國內(nèi)外兩公司的產(chǎn)品在60℃下儲存100天后的基本參數(shù)。表10為兩家數(shù)據(jù)的比較，由表10中的數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)公司生產(chǎn)的鋰錳電池60℃下儲存100天后，在開路電壓、內(nèi)阻指標上均優(yōu)于國外公司的產(chǎn)品，尺寸一致性要比國外產(chǎn)品稍遜。對比圖2和圖3可知，電池在60℃下存儲100天后的開路電壓值與內(nèi)阻的關(guān)系與其在60℃下存儲20天后的規(guī)律一致：擁有較低內(nèi)阻的電池開路電壓較高。

圖2 60℃下儲存20天后基本參數(shù)比較

2.4 產(chǎn)品容量和放電性能比較

表11、表12為國內(nèi)外兩公司的產(chǎn)品容量和放電性能數(shù)據(jù)。表13為兩公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)的比較，由表13中的數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)公司生產(chǎn)的鋰錳電池在新電容量和快速放電容量指標上優(yōu)于國外公司的產(chǎn)品，大負載放電性能比國外公司產(chǎn)品差些。圖4為容量和放電性能比較。

表8 國內(nèi)某品牌60 ℃儲存100天后基本參數(shù)

表9 MAXELL 60 ℃儲存100天后基本參數(shù)

表10 60 ℃儲存100天后基本參數(shù)比較

圖3 60℃下儲存100天后基本參數(shù)比較

表11 國內(nèi)某品牌容量和放電性能測試

表12 MAXELL容量和放電性能測試

表13 容量和放電性能比較

圖4 容量和放電性能比較

2.5 60℃存儲后容量比較

表14、表15為國內(nèi)外兩公司的產(chǎn)品60℃儲存20天和100天后容量(15 kΩ電阻連續(xù)放電，終止電壓2.0 V)數(shù)據(jù)。表16為兩公司產(chǎn)品數(shù)據(jù)的比較，由表16中的數(shù)據(jù)可知，國內(nèi)公司生產(chǎn)的鋰錳電池在60℃儲存20天和100天后容量要好于國外公司的產(chǎn)品。

表14 國內(nèi)某品牌60 ℃儲存后容量測試

表15 MAXELL 60 ℃儲存后容量測試

表16 60 ℃儲存后放電時間比較

圖5為該次比較試驗中國內(nèi)外兩公司優(yōu)勢試驗項目圖，國內(nèi)公司生產(chǎn)的鋰錳電池在15項試驗中有11項測試結(jié)果均優(yōu)于國外產(chǎn)品。這說明國內(nèi)鋰錳電池的制造水平、產(chǎn)品的電性能、一致性和可靠性已經(jīng)達到或者超越了國外知名公司的產(chǎn)品。

圖5 優(yōu)勢項目比較

3 結(jié)論

本次國內(nèi)外鋰錳電池比較，共涉及試驗15項，從電池的外形尺寸、開路電壓、內(nèi)阻到容量測試、大負載放電性能測試、60℃儲存測試等方面進行了全面的比較。從試驗數(shù)據(jù)可知，鋰電池的內(nèi)阻會影響開路電壓、容量等參數(shù)，內(nèi)阻越小的電池開路電壓和容量越大。國內(nèi)公司生產(chǎn)的鋰錳電池在15項試驗中有11項測試結(jié)果均優(yōu)于國外產(chǎn)品，這說明國內(nèi)鋰錳電池的制造水平、產(chǎn)品的電性能、一致性和可靠性已經(jīng)達到或者超越了國外知名公司的產(chǎn)品。

[1] HAO L S，CAI Z P，LI W S.Research progress of water-based binder for lithium-ion battery[J].Power Sources，2010(3):303-306.

[2] RITCHIE A G.Recent developments and likely advances in lithium rechargeable batteries[J].Power Sources，2004(2):285-289.