电池式锂电池智能锁是充电的好还是电池好？是电池的好还是锂电的好？|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

智能锁是充电的好还是电池好？是电池的好还是锂电的好？

现在的智能锁有充电和电池两种类型，购买时我们选择哪一种更好呢？两种分别有什么优缺点呢？

目前没有哪种供电方式更好的说法，更重要的是根据我们的需求来选择。

使用干电池供电的一般是半自动锁。 因为是半自动，不需要太大功率去驱动电机，所以使用4节1.5v的干电池足以给智能锁连续供电6个月。它的优势是省电，且电池极难出现质量问题，稳定性更强 。前提买到的不是劣质电池。

使用锂电池的智能锁通常是全自动推拉式 ，全自动锁芯开关门都是自动开关锁，所以需要使用电压更高的锂电池进行驱动电机，一般锂电池可以连续给智能锁供电5个月左右。

锂电池可以反复充电，循环使用，相比干电池更环保 。但是每次都需将电池从锁上取下 或是单独连接充电线进行充电，方便程度不如干电池直接更换来得简单。

同时智能锁内置的锂电池使用时过充或过放都会影响到电池的寿命 ，有可能充电几次后，电池容量就断崖式下降，甚至直接充不上电。而智能锁的锂电池又都是品牌定制，售后成本也较高。

所以，看起来干电池更加稳定，使用更加方便，但是如果想要使用全自动锁，还是要使用锂电池的。

如果想了解半自动锁和全自动锁的区别，可以在主页查看我另一篇文章~

“扣式”VS“软包”锂离子电池：性能差异的真正原因在哪？

【研究背景】

小型扣式电池在学术界主要用于测试锂离子电池（LIB）性能，因为它们需要的材料量少，而且易于组装。然而，不同形式的电池，如扣电、软包和圆柱电池，性能往往差别较大，但是这种差异往往会被人们忽略，没能引起相应的重视。这极大影响了人们对于被测试对象（材料、电解液等）的认识及理解。因此，明晰不同形式电池彼此之间的差异性，并在电化学测试阶段进行充分考虑，是至关重要的。

基于此，蔚山国立科学技术研究所Jaephil Cho 团队和剑桥大学Michael De Volder团队在Energy Environ. Mater.上发表题为“Analysis of Differences in Electrochemical Performance between Coin and Pouch Cells for Lithium-Ion Battery Applications”的研究论文。在本文中，作者比较了相同组分材料的扣电和软包电池性能差异。通过EIS及GITT等电化学手段分析内阻变化，证明了内电阻是造成二者性能差异的重要原因。该工作能帮助研究人员更好地了解扣电结构是如何影响电池的性能，以及辅助预测更大尺寸电池性能。

【图文导读】

如图1a 所示，软包电池由正极、隔膜和负极组成，单层或多层堆叠中（通常双面涂布），这些电极被封装在铝塑膜中。在本文中，作者使用（NCA）正极和石墨负极。为了进一步确保我们的实验具有实际商业电池的代表性，分别使用使用22.8 mg cm−2正极和13.1 mg cm−2负极，N/P比为1.1。扣电和软包电池的初始库仑效率分别为86.3%和86.2%，均在测量误差范围内。然而，软包电池在第一次充电过程中电压更低。原因在于：软包电池活化的电解液分解产气。相比之下，在扣电和24,350和700毫安时的软包电池中，所有不同电池的放电曲线和后续周期完全一致，如图1b、c 所示。

图1 扣电和软包电池的原理图和电化学特性。

为了研究不同电池类型引起的内阻差异，作者进行了各种电化学分析方法。图2a 显示了使用EIS对7毫安时扣电和1000毫安时软包电池进行的内阻分析。扣电和软包电池的高频区域电阻分别为6.227欧姆和0.025欧姆。然而，二者的中频率区阻抗分别为11.84和0.05欧姆，差异超过200倍。为了分析其中具体原因，作者进行了GITT测试，图2b显示了扣电和软包电池的原始GITT数据（在0.1C下经过两次形成循环），可以看出扣电和软包电池的开路电压稳定在预期的相同值。然而，从GITT衍生的欧姆电阻非常不同，如图2c所示，扣电和软包电池的欧姆电阻平均分别在19和0.14欧姆左右。

图2 内电阻测试。

为了进一步研究24、350和700 mAh电池的阻抗趋势，作者对每个电池进行了DC-IR测量，图3a 显示了所有这些不同电池尺寸在60% SOC时的DC-IR电阻。电池的DC-IR电阻随着电池尺寸的增大而减小。图3b 解释了这一趋势的原因，即增大电池尺寸意味着更多的电池被并联。本质上，这类似于并联电阻，其中N个并联电阻的总电阻为R/N，N与电极面积成正比。因此，如果我们将阻抗乘以电池面积，就会得到一个几乎与电池尺寸无关的归一化电阻。

图3 各种电池电阻的计算结果。

作者观察到，阻抗差异作为电池尺寸的函数对电池的电化学性能有重要的连锁效应。如图4a 所示，尽管使用完全相同的电极，但由于欧姆极化，在软包电池中观察到的倍率性能优于扣电。此外，如图4b 所示，作者观察到扣电比软包电池的容量衰减更快。更具体地说，活性材料的有效截止电压随着电池阻抗的变化而变化，导致扣电性能更差。为了量化这一点，作者在100次循环和500次循环后进行EIS分析，发现扣电的阻抗在100次循环后显著增加（43%），而软包电池的阻抗仅略有增加（约10%）（图4c、d ）。换句话说，扣电初始较高的阻抗会导致电极更快地降解，随着循环的进行，阻抗增加也会持续累积。图4c显示了纽扣电池容量的快速下降，这在前100个周期中尤其明显。为了验证这一点，作者在100和500次循环后对负极（图4e、f ）和正极进行了SEM测试。扣电负极在100次循环后显示出轻微的锂沉积现象，在500次循环后显示出大量的析锂（图4e 中的黄色区域）。相比之下，即使在500次循环后，软包电池中的负极仍显示出非常干净的表面。

图4 循环后石墨负极的电化学性能及微观结构变化。

【总结和展望】

LIBs研究的学术进展通常使用纽扣电池进行。这些研究的基本假设是：在纽扣电池中观察到的结果也适用于商业应用中大尺寸电池。实际上，即使基于相同的正极（NCA）和负极（石墨）材料和涂布参数，“扣式”和“软包”锂离子电池两者的倍率性能和循环稳定性相差甚远。造成这些差异的主要原因在于电池阻抗，纽扣电池（~7毫安时）比软包电池（~1毫安时）高100多倍。这可以通过一个等效电路来解释。正如预期的那样，低阻抗使得软包电池倍率性能更好。作者还观察到，高电阻纽扣电池更有可能在循环过程中产生不良的副反应，如析锂，因此循环更差。本文的研究成果有助于通过纽扣电池性能预测大尺寸商用软包电池性能，更有利于LIBs的实用化研究。

【论文详情】

Son, Y., Cha, H., Lee, T., Kim, Y., Boies, A., Cho, J. and De Volder, M. Analysis of Differences in Electrochemical Performance between Coin and Pouch Cells for Lithium-Ion Battery Applications. Energy Environ. Mater. 2023. DOI: 10.1002/eem2.12615

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211965