一、电芯的分类
1、储能介绍
镍系电池：镍氢电池是一种性能良好的蓄电池。镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极)，负极活性物质为金属氢化物，也称储氢合金(电极称储氢电极)，电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。镍系电池优点有：能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染;缺点就是轻微记忆效应、管理问题较多、易形成单体电池隔板熔化。
液流电池：液流储能电池是一类适合于固定式大规模储能(蓄电)的装置，相比于目前常用的铅酸蓄电池、镍镉电池等二次蓄电池，具有功率和储能容量可独立设计(储能介质存储在电池外部)、效率高、寿命长、可深度放电、环境友好等优点，是规模储能技术的***技术之一。液流电池优点有：布局灵活、循环寿命长、反应快次、不会出现有害的发射;缺点就是能量密度相差很大。
钠硫电池：钠硫电池，是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。在一定的工作度下，钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应，形成能量的释放和储存。钠离子电池优缺点：比能量高达760Wh/kg、没有自放电现象、放电效率几乎可达100%、寿命可以达到10～15年;缺点就是高温350ºC熔解硫和钠。
铅酸电池：是一种电极重要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极重要成分为二氧化铅，负极重要成分为铅;充电状态下，正负极的重要成分均为硫酸铅。铅酸电池优点重要有：安全密封、泄气系统、维护简单、使用寿命长、质量稳定、可靠性高;缺点就是铅的污染较大，能量密度低(也就是过于笨重)。
从图表中可看出电池的种类有很多，而现阶段应用比较广泛是铅蓄电池和锂电池
锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池、液流电池对比数据如下
2、锂电池介绍
现阶段锂离子电池按照正极活性材料可以分为：钴酸锂(LiCoO2)，锰酸锂(LiMn2O4)，镍钴锰酸锂(LiNiMnCoO2或NMC)，镍钴铝酸锂(LiNiCoAlO2或称NCA)，磷酸铁锂(LiFePO4)，钛酸锂(Li4Ti5O12)。
（1）镍钴铝酸锂NCA
NCA实际也类似于NCM电池811的配比，NCA中镍钴铝常见的配比为8:1.5:0.5，理论密度上限为350wh/kg,性能对比NCM来说要更加优越。但在生产工艺中，铝为两性金属，不易沉淀。相应的对生产设备的密封性要求高，温湿度要求比NCM要苛刻，湿度要求控制在10%以下（NCA中的LiNiO2容易吸潮），相应增加了技术要求和生产成本。尤其充放电过程存在严重的副反应产生气体，这样会导致电池容易鼓胀变形，出现安全隐患，所以NCA才会采取更耐内压的圆柱形电池壳。另外，因为镍的存在，电池性能非常的***，高镍NCM电池的弊端，高镍NCA也是一样，提高能量密度的同时也让热稳定性下降。所以NCA生产技术早期基本都控制在日韩，国内NCA的起步较晚。
（2）镍钴锰酸锂NCM
NCM顾名思义就是镍钴锰三种元素组成的电池，根据他们的比例不同，又进一步细分，NCM111、NCM433、NCM523、NCM622、NCM811，***出名的就是NCM523和NCM811了。
高镍电池的优点明显，就是在降低成本（少钴）的同时还能增加电池能量密度（多镍）。但缺点也很突出，就是钴少了，镍多了，导致了层状结构稳定性变差，电解液容易发生分解和电解液与材料表面发生副反应，产生的副产物成绩导致界面导电性变差。高镍低钴低锰方案用低成本的方案提高了能量密度（续航增加），但换来的是循环寿命、安全性，热稳定性下降。
（3）钴酸锂LCO
钴酸锂是***款商业化锂离子电池的正极材料，目前仍然是消费类电池应用***广泛的正极材料。这种电池虽然技术较为成熟，功率高、能量密度大、且一致性较高，但安全系数较低，热特性和电特性较差，成本也相对较高。目前主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。钴酸锂电池结构稳定、比容量高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型号电芯，广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中，标称电压3.7V。
（4）锰酸锂LMO
从动力锂电市场的分布来看，主流的正极材料是三元、铁锂以及三元&锰酸锂复合体系。之所以会形成这种局面，就是因为每个材料都有其各自的优势和短板。三元、铁锂的市场关注度高，是因为它们的优势点受到的市场关注度高，三元的能量密度高、铁锂的安全性好。但其实二者也都有其各自的短板。三元的安全性差，成本高；而铁锂的能量密度低，低温性能差，电压平台低。锰酸锂也一样，有一定缺陷，比如容量低、循环性能差。但锰酸锂也是具备很突出的优势的。除了成本低之外，锰酸锂的安全性也比较好，但是其材料本身并不太稳定，容易发生鼓胀.分解产生气体，因此多用于和其它材料混合使用.锰酸锂可以和三元形成复合材料体系，有效的弥补了纯三元体系安全性能差的短板。锰酸锂还具有非常优异的低温性能，在零下二十多度的情况下，锰酸锂电池依然能放出充足的电量。事实上，针对锰酸锂自身存在的问题，所以，即使单单从性价比这一个维度来说，锰酸锂都是锂离子电池不可忽视的正极材料之一。
锰酸锂是锂离子电池的一种重要正极材料，目前星恒和ATL等等都有在使用。星恒电源多年来一直走的是锰酸锂路线，在这方面的技术储备和技术研发实力在国内属于***梯队。对锰酸锂循环性能的短板问题，从锰酸锂的合成与电解液的选配两个方面已经取得了突破性的进展。
（5）磷酸铁锂LFP
大红大紫的CATL，凭借三元锂电池，成为了行业的领头羊。奋起直追的BYD，凭借磷酸铁锂，在新能源和储能赛道风生水起。2020年银隆新能源转战钛酸锂，也成为行业的一枝独秀。2022年的储能让磷酸铁锂更上一层楼。派能、鹏辉扶摇直上，
在早些年NCM和NCA一直受到市场的追捧，早期特斯拉采用的NCA电池能量密度是比亚迪LFP电池的两倍以上。但是三元系电池的热稳定性较差，磷酸铁锂热稳定性强，循环寿命长，所以储能一般都采用磷酸铁锂电池的方案。电池本身的热稳定性较强，也意味着对系统BMS热管理的要求较低，纵观BMS的产业链，无论是软件设计还是硬件的芯片，均可以采用性价比较高的方案。即便BMS管理比较粗放，但是做好了阻燃、降损等被动保护措施，也能保障磷酸铁锂电池较长寿命期间内的安全使用。
无论是NCM的高镍低钴版本NCM811还是NCA，其中钴的售价昂贵，导致三元锂动力电池的成本远高于磷酸铁锂电池（LFP），对于储能行业成本为王的年代，LFP无疑成为***佳的选择方案。
（6）钛酸锂
在锂电池行业，钛酸锂电池有几个突出的优越性能：可快速充电，安全性能比三元、磷酸铁锂电池要好，循环寿命更长以及工作温度范围要比其他锂电池要广。所以钛酸锂电池应用场景比较少，是因为其有能量密度不高，但是很多应用在电动公交车上面，公交车面积大，可以使用较多的钛酸锂电池组合起来提供动力。正所谓取长补短嘛，各有各的优势。
钛酸锂电池在充放电时，锂离子嵌入和脱嵌不会造成钛酸锂晶型结构的变化，因此对钛酸锂材料的结构几乎没有影响。正因如此，钛酸锂也被称为“零应变材料”。钛酸锂电池与当前的磷酸铁锂电池相比，优势十分突出。普通电池循环使用寿命平均为3000次，而钛酸锂电池完全充放电循环次数可达1万次以上。
(7) NCA、NMC、LFP差异化对比分析
电池寿命
电池寿命主要看电池的循环次数，三元一般电池循环次数1000次，而磷酸铁锂可以超过2000，因此，从电池寿命来看，磷酸铁锂更好。
能量密度与续航里程对比
一般市面上说的三元锂电池也就是说的是镍钴锰锂电池，相较于磷酸铁锂电池，三元锂电池的能量密度大，电压更高，所以同样重量的电池组电池容量更大，续航能力更强，输出功率更大。
空间占用对比
同样的，相同空间下，三元锂电池的电池容易更大，那么在车辆这个有限空间之内，在解决重量问题的同时也为家庭用车节省出了空间
成本相对较低
在这个电池材料都飞涨的时代，磷酸铁锂电池所需的锂元素是比三元锂电池较少的。也没有贵金属钴
安全性高
关于锂电池***出名的试验应该就是针刺电池包的试验，三元锂电池被刺穿之后立马爆燃，而磷酸铁锂电池仅仅是起烟，无名火
高温、低温性能
三元不管是NCA还是NCM，高温性能都比较一般，稳定性差，当温度达到250-350℃时容易热失控，在快速充电过程中存在较高的自燃风险，因此三元锂电池对散热性能的要求很苛刻，这对于BMS电池管理系统也有更高的技术要求；而磷酸铁锂的高温性能性对更稳定，但是低温性能差，如果磷酸铁锂的电池不加上热管理系统，在冬季续航能力上，会非常差。但是三元的低温性能比LFP更好，更适应寒冷地区，因此在东北地区几乎看不见LFP的电车。
二、电芯基本参数
1、电压
标称电压：电池的标称电压指的是在正常工作过程中表现出来的电压， 二次镍镉镍氢电池标称电压为1.2V；二次锂电池标称电压为3.6V；磷酸铁锂的标称电压为3.2V
开路电压：是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，测量电池正负极之间的电位差，此即为电池的开路电压。
工作电压又称端电压，是指电池外接负载或电源，电路中有电流过时电池正负极之间电势差。工作电压与电路组成情况以及设备的工作状态相关，是变化值。一般来说，由于电池内阻的存在，放电状态时的工作电压低于开路电压，充电时的工作电压高于开路电压。
充/放电截止电压是指电池允许达到的***高和***低工作电压。超过了这一限值，会对电池产生一些不可逆的损害，导致电池性能的降低，严重时甚至造成起火、爆炸等安全事故。
资料来源：Molice P45B
2、温度
由于锂离子电池内部化学材料的特性，锂离子电池有一个合理的工作温度范围(常见的数据在-20℃~60℃之间)，如果超出了合理的范围使用，会对锂离子电池的性能造成较大的影响
资料来源：EVE 26V
3、内阻
电池内阻：是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。由欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。
欧姆内阻由电极材料、电解质、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成。极化内阻是指电化学反应时由极化引起的电阻，包括电化学极极化和浓差极化引起的电阻。内阻大的电池，在充放电的时候，内部功耗大，发热严重，会造成锂离子电池的加速老化和寿命衰减，同时也会限制大倍率的充放电应用。所以，内阻做的越小，锂离子电池的寿命和倍率性能就会越好。
极化电阻，加载电流的瞬间才产生的电阻，是电池内部各种阻碍带电离子抵达目的地的趋势总和。极化电阻可以分为电化学极化和浓差极化两部分。电化学极化是电解液中电化学反应的速度无法达到电子的移动速度造成的；浓差极化，是锂离子嵌入脱出正负极材料并在材料中移动的速度小于锂离子向电极集结的速度造成的。
资料来源：LG HB2
4、能量密度
能量密度，电池能量密度，对于给定的电化学储能装置，所能充入的能量与储能介质的质量或体积之比。前者称“质量能量密度”，后者称“体积能量密度”，单位分别为瓦·时/千克Wh/kg，瓦·时/升Wh/L。这里的电量，是上面提到的容量(Ah)与工作电压(V)的积分。在应用的时候，能量密度这个指标比容量更具有指导性意义。
锂离子电池能量密度的提升，是一个缓慢的过程，远低于集成电路产业的摩尔定律，这就造成了电子产品的性能提升与电池的能量密度提升之间存在一个剪刀差，并且随着时间不断扩大。
资料来源：Molice P42A
5、自放电
自放电现象就是电池如果一直闲置不使用，也会损耗电量的现象。电池在放置的时候，其容量是在不断下降的，容量下降的速率称为自放电率，通常以百分数表示：%/月。一旦锂离子电池的自放电导致电池过放，其造成的影响通常是不可逆的，即使再充电，电池的可用容量也会有很大损失，寿命会快速衰减。所以长期放置不用的锂离子电池，电池一定要记得定期充电，避免因为自放电导致过放，性能受到很大影响。
单个电池电芯的健康状态，自放电K值是一个评价指标，K值的定义: 时间t1测OCV1，时间t2测OCV2，K=（OCV1-OCV2)/（t2-t1）
比较好的电池K值一般小于2mV/d或0.08mV/h。
6、容量
电池的额定容量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出***低限度的电量。IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20℃±5℃环境下。而对于锂离子电池，则规定在常温、恒流（1C）—恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3 h，再以0.2C放电至2.5V时所放出的电量为其额定容量，而电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。电池容量的单位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).
实际容量指在一定的放电制下（一定沉度，一定的电流密度和终止电压），电池所能给出的电量。实际容量一般都不等于额定容量，它与温度、湿度、充放电倍率等直接相关。一般情况下，实际容量比额定容量偏小一些，有时甚至比额定容量小很多；
理论容量指的是活性物质全部参加电池反应所给出的电量。即***理想状态下的容量；
额定容量是指铭牌上所标明的电机或电器在额定工作条件下能长期持续工作的容量。通常对变压器指视在功率，对电机指有功功率，对调相设备指视在功率或无功功率，单位为VA，kVA，MVA。
放电残余容量：当对可充电电池用大电流（如1C或以上）放电时，由于电流过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”，致使电池在容量未能完全放出时已到达终点电压，再用小电流如0.2C还能继续放电，所放出的容量称为残余容量。
资料来源：Samsung 25R
7、倍率
8、寿命
资料来源：Sony VTC4
9、放电平台
放电平台：充电电池的放电平台通常是指电池在一定的放电制度下放电时，电池的工作电压比较平稳的电压范围，其数值与放电电流有关，电流越大，其数值就越低。锂离子电池的放电平台一般是恒压充到电压为4.2V且电流小于0.01C时停充电，然后搁置10分钟，在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准
资料来源：Sony VTC5A
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