镍镉电池的存放 锂离子电池是如何成为电池界首选？
电池根据正极材料、负极材料、电解质等可以分为很多种，那么锂离子电池是如何脱颖而出，成为当下电池行业的首选呢？这得从电池的各项性能指标说起。
1.电压（V）
电池的电压分为端电压、工作电压、开路电压、额定电压、充电终止电压、放电终止电压等一些参数。电池正负极之间的电位差就是端电压。电池不接任何负载或电源时的端电压就是开路电压。当电池接上外部负载或电源，处于工作状态，有电流流过时，测得的端电压就叫工作电压。电池在充电状态下的电压极限值就是充电终止电压，放电状态下的电压极限值就是放电终止电压，是指电池允许的最高电压和最低电压。由于电池内阻的存在，放电状态下的工作电压低于开路电压，充电状态下的工作电压高于开路电压。如果电池端电压超过这个极限电压，就会导致电池性能下降，电池受到不可逆的损坏，严重的话甚至会引发火灾、爆炸等事故。
电池的电压只与电极中活性物质的种类有关，而与活性物质的量无关。电池电压本质上是直流电压，但在某些特殊条件下，由于电极反应引起的金属晶体或某些成相膜的相变，会引起电压的微小波动，这种现象称为噪声。这种波动的幅度很小但频率范围很宽，因此可以与电路中的自激噪声相区别。
电池的开路电压、工作电压与电池的容量有一定的对应关系。
钴酸锂离子电池的工作电压为3.6V，锰酸锂离子电池的工作电压为3.7V，磷酸铁锂离子电池的工作电压为3.2V，而镍氢、镍镉电池的工作电压仅为1.2V。
2.电池容量（Ah）
容量是指在规定的放电条件（如温度、放电率、终止电压等）下，电池所放出的电荷量Q=It，即电池容量为放电电流（A）与放电时间（h）的乘积，单位为A·h（安培·小时）或mA·h（毫安·小时）。容量可分为理论容量、标称容量和额定容量。额定容量是指在实验室条件下（相对理想的温湿度环境），充满电的电池以一定的放电率（C-rate）放电至截止电压时所能提供的总电量，可根据电池反应式中电极活性物质的量以及根据法拉第定律计算出的活性物质电化学当量来准确计算。但由于电池中可能出现的副反应以及设计时的特殊需要，实际容量一般不等于额定容量，它与温度、湿度、充放电率等条件的变化有直接关系。一般情况下，实际容量要略小于额定容量，有时甚至会比额定容量小很多。
容量受放电率影响很大，所以放电率常常用阿拉伯数字在字母C的右下角表示。例如C20=50表示20小时率下的容量为50安培小时。
3.电池能量与能量密度：越高越好
电池的能量是指在一定的放电制度下，电池所能输出的电能。能量（Wh）=电压（V）×电池容量（Ah）。能量密度是指电池在单位质量或单位体积内所能储存和释放的电量，也叫质量比能量或体积比能量。这里的电量就是上面说的容量（Ah）与工作电压（V）的积分。如果是单位体积的话，就是体积能量密度（Wh/L），也就是我们常说的能量密度。如果是单位质量的话，就是质量能量密度（Wh/kg），也就是我们常说的比能量。其中，能量密度指标比容量更有指导意义。以特斯拉为例，它的比能量是（Wh/L），能量密度是（Wh/kg）。
锂离子电池正极材料的理论比能量可达200以上，实际应用中，由于不可逆容量损失，比能量通常低于该值，但也能达到140，这仍是镍镉电池的3倍、镍氢电池的1.5倍。
在电动汽车领域，在体积和重量都受到严格限制的情况下，电池的能量影响电动汽车的续驶里程，电池的能量密度决定电动汽车的最大单次续驶里程，电池的质量能量比影响电动汽车的整车质量和续驶里程，体积能量比影响电池的布局空间。若电动汽车单次续驶里程要达到500公里（与传统燃油汽车相当），电池单体的能量密度必须达到300Wh/kg以上。
根据2016年发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，我们可以大致了解一下动力电池的发展趋势，如下图所示，到2020年，纯电动汽车电池单体能量密度将达到350Wh/kg。
4.电池功率和功率密度：越高越好
功率是指电池在一定的放电制度下，单位时间内输出的能量，单位为W或kW。
功率密度又称比功率，是电池单位质量或单位体积输出的功率，单位为W/kg或W/L。比功率是评价电池是否满足电动汽车加速、爬坡能力的重要指标。
需要区分比能量和比功率这两个概念，比能量高的动力电池续航能力好，可以长时间工作，保证汽车续航里程长；比功率高的动力电池速度快，可以提供很高的瞬间电流，保证汽车有良好的加速性能；
5. 产出效率
电池其实就是一种储能装置，充电时将电能转化为化学能储存起来，放电时将化学能转化为电能释放出来供用电器使用。电池的输出效率通常用容量效率和能量效率来表示。电池的容量效率是指放电时输出的容量与充电时输入的容量之比，电池的能量效率是指放电时输出的能量与充电时输入的能量之比。通常电池的能量效率为55-75%，容量效率为65-90%。对于电动汽车来说，能量效率是比容量效率更重要的评价指标。
6. 充放电倍率
电池的放电速率是用通过固定电阻放电到终止电压所需的时间来表示的。充放电速率的表示方法有两种：时间速率和倍数。时间速率是用充放电时间来表示的充放电速率，其值为电池的额定容量（A）/规定的充放电电流（A）所得到的小时数。倍数是充放电速率的另一种表示方法，是指在规定的时间内放出其额定容量（Q）所需的电流值，在数值上等于电池额定容量的倍数。其值为时间速率的倒数，即：充放电电流（A）/额定容量（Ah），其单位一般为C（C-rate的缩写）。“C”是描述电池充放电电流大小的专用符号。1C放电是指1小时内电池从满电到放空的电流大小。如0.5C、1C、5C等。充放电倍数对应的电流值乘以工作电压，可以得到电池的持续功率和峰值功率指标。放电率是影响电池工作时持续电流和峰值电流的指标。电池的充放电率决定了我们能以多快的速度将电池中一定的能量储存起来，或者说能以多快的速度将电池中的能量释放出来，这个规格越高越好。充放电率指标定义越详细，对使用的指导意义就越大。特别是作为电动汽车动力源的锂离子电池，更需要规定不同温度条件下的持续和脉冲速率指标，以保证锂离子电池在合理的范围内使用。
比亚迪e6电动汽车使用的每块电池的容量是200AH，那么这块电池的1C放电电流就是200安培。电池如果以高倍率放电，通常放出的能量会比低倍率放电少。以24Ah的电池为例，如果以48A放电，它的放电倍率就是2C，反之，如果以2C放电，放电电流就是48A，0.5小时放电完毕；如果以12A充电，它的充电倍率就是0.5C，反之，如果以0.5C充电，充电电流就是12A，2小时充电完毕。
7. 寿命：越长越好
在谈论寿命之前，您需要了解充电状态和放电深度的概念。
荷电状态（%）SOC，全称是State of，也叫剩余电量，表示电池在一定的放电率下，放电后剩余的容量与其完全充电状态的容量之比。荷电状态值是一个相对量，一般用百分比表示，SOC值为：0≤SOC≤100%。当SOC=0时，表示电池完全放电，当SOC=1时，表示电池完全充电。电池管理系统（BMS）主要对SOC进行管理，并对其进行估算，以保证电池的高效运行，因此是电池管理的核心。
放电深度（%）DOD，Depth of Disge，是放电容量占额定容量的百分比，与SOC有以下数学关系：DOD=100%/SOC。
我们通常用来评价电池性能的电池寿命可以分为两个参数：循环寿命和日历寿命。
循环寿命是指在规定条件下——理想的温度和湿度、额定的充放电电流（如1C放电、0.3C充电）、深度充放电（从0%充电到100%DOD或80%DOD）时，电池容量衰减到额定容量的80%时所经历的循环次数。目前，锂离子电池在深度放电条件下可循环1000次以上；在低深度放电条件下，循环次数可达数万次，其性能远远优于其他同类电池。
循环次数越多，动力电池的使用时间越长，目前常见的锂电池可以循环500次，不同材质的锂电池充放电次数从300次到3000次不等，充放电次数与使用习惯息息相关。
（1）充放电强度对循环次数的影响
工厂标记：每次从0%到100%，1C放电，0.3C充电，500次后容量衰减到80%。这是最严格的测试循环。也可以不那么严格。见下文
若电池容量每次在25%~75%之间，以1C放电，以0.3C充电，则在2000次循环后，容量将衰减至80%。
如果电池以 50%-100% 循环，以 1C 放电，以 0.3% 充电，则容量将在 1800 次循环后衰减至 80%。
（2）浅充放电对寿命的影响
工厂标记：每次从0%到100%，1C放电，0.3C充电，500次后容量衰减到80%。这是最严格的测试循环。也可以不那么严格。见下文
每次循环电量在25%~75%之间，1C放电，0.3C充电，经过2000次循环后，容量衰减到80%。
每次循环电量在50%~100%之间，1C放电，0.3充电，经过1800次循环后，容量衰减到80%。
从以上两个例子可以看出，充放电倍率越小越有利于提高寿命；浅充电、浅放电也有利于提高寿命。
上图是电池充放电特性图，可以看出不同的充放电方式对电池寿命的影响是不一样的，如上面的数据所示，充放电30%的电池寿命可以达到1200次，也就是我们所说的电池的浅充浅放。
在日常使用中，电池不可能一直处于充电放电状态，也不可能一直处于理想环境中，温度、湿度条件会变化，充放电率也会一直变化。日历寿命是在运行环境条件和特定操作条件下，电池达到寿命终止状态（如容量衰减到80%）的时间跨度。日历寿命与具体的使用要求密切相关，通常需要特定的操作条件、环境条件、存储间隔等。日历寿命比循环寿命更实用，但由于日历寿命的计算非常复杂且耗时，电池制造商一般只提供循环寿命数据。
还有一个规格叫储存寿命，是指电池从制造到使用为止允许的最大储存时间，以年为单位。储存期和使用期的总时间称为电池的保质期。
8.内阻：越小越好
电池的内阻是指电池工作时，电流流过电池时遇到的阻力。由于电池内阻的影响，放电时电池的端电压低于电动势和开路电压，充电时电池的端电压高于电动势和开路电压。电池的内阻直接影响电池的工作电压、工作电流、输出能量和功率。对于实用的化学电源来说，内阻越小越好。
电池内阻并不是一个常数，它在放电过程中由于活性物质的成分、电解液浓度和温度的变化以及放电时间的变化而变化。电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，二者之和称为电池总内阻。欧姆内阻是由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分接触电阻构成的。极化内阻是指电化学反应过程中由于极化引起的电阻，包括电化学极化和浓差极化引起的电阻。极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。极化内阻与活性物质的性质、电极的结构以及电池的制造工艺有关，特别是电池的工作条件，放电电流和温度对其影响很大。
内阻的单位一般为毫欧姆（mΩ），随负载重量、温度等因素而随时变化。随着电池寿命的下降，内阻也逐渐增大。内阻大的电池，在充放电过程中内部耗电量大，发热严重，会造成电池加速老化和寿命衰减，也会限制高倍率充放电的应用。所以电池内阻越小，充放电倍率越高，电池寿命越好。普通18650电池内阻在50mΩ左右，功率型18650电池内阻在15mΩ左右。想要知道内阻有多大，需要用专门的设备来测量，普通的万用表是不行的。
下图是一张电池放电曲线，其中X轴表示放电量，Y轴表示电池开路电压，理想的电池放电状态是黑色曲线，红色曲线是考虑电池内阻时的实际状态。Qmax为电池的最大化学容量；Quse为电池的实际容量；Rbat为电池的内阻；EDV为放电终止电压；I为放电电流。
从图中可以看出，实际电池容量Quse