最近某款售價(jià)1200的“超級(jí)電容”充電寶電芯分析
最近有一款某國(guó)產(chǎn)品牌的充電寶,號(hào)稱是用了“超級(jí)電容”,可以“反復(fù)充電1萬(wàn)次”,但是目前主要在國(guó)外眾籌/銷售,某東上也有,售價(jià)大約1200,有點(diǎn)感興趣,找了一下相關(guān)信息、拆解視頻等。商家說這個(gè)用的是上海奧威科技的“超級(jí)電容”電芯。首先說一下結(jié)論,這個(gè)“超級(jí)電容”電芯不是很多人認(rèn)為的“電雙層超級(jí)電容EDLC”,而是“混合型鋰離子電池電容”,或者簡(jiǎn)單地說叫做“鋰離子超級(jí)電容”或“鋰離子電容”。下面看一下網(wǎng)上找的電芯拆機(jī)圖:



這個(gè)作者還對(duì)這個(gè)混合型鋰離子電池電容電芯做了單電芯放電測(cè)試:

外行看熱鬧,內(nèi)行看門道??梢钥吹竭@個(gè)電芯的放電曲線,是近似線性的、類似電容的放電特性,沒有明顯的放電平臺(tái),而普通的鋰離子電池會(huì)有明顯的放電平臺(tái),因此他們用的這個(gè)東西確實(shí)不是純純的電池,而具有一定的電容特性。但是這個(gè)評(píng)測(cè)者可能為了給廠家保密等原因,對(duì)放電曲線圖的電壓和時(shí)間(或容量)坐標(biāo)軸上的數(shù)值做了模糊“打碼”處理。
但是,從沒有被模糊處理的部分可以看到,單個(gè)混合型鋰離子電池電容電芯以15A恒流放電,放出了3.16Ah的容量,10.6WH的能量。用放電能量除以放電容量,可以算出放電過程的能量平均電壓為3.354V。因?yàn)槟芰啃偷幕旌闲弯囯x子電池電容和普通的雙電層超級(jí)電容不一樣,15A放電,相當(dāng)于5C倍率放電,因此放出的容量和能量會(huì)低于電芯實(shí)際可以儲(chǔ)存的容量和能量。
在*****(充電寶的生產(chǎn)商)的國(guó)外眾籌網(wǎng)站上,可以看到商家對(duì)所用的混合型鋰離子電池電容電芯的詳細(xì)描述:

可以看到商家標(biāo)的型號(hào)是“UCK8000F”,但是去上海奧威的官網(wǎng)查看,他們并沒有這個(gè)型號(hào)。奧威官網(wǎng)有的型號(hào)是UCK42V6800C、UCK42V9000、UCK42V14000C、UCK42V28000、UCK42V20000。對(duì)比各個(gè)型號(hào)的規(guī)格書,發(fā)現(xiàn)UCK42V6800C更符合他們所用的電芯,因?yàn)橹挥羞@款電芯的體積尺寸符合,而且是軟包的一端引出正負(fù)極的封裝形式,與拆機(jī)的截圖相符合。接下來看一下這款電芯的規(guī)格:


可以看到這款電芯的內(nèi)阻為3.5mΩ,和*****在國(guó)外眾籌的宣傳圖的3mΩ基本符合。這款電芯標(biāo)準(zhǔn)充放電電流20A,20s內(nèi)最大充放電電流45A,*****標(biāo)的25A顯然是在允許的充電電流范圍內(nèi)的。再看看容值,奧威標(biāo)的是7200F,而*****他們標(biāo)的電容容值是8000F,這是為什么呢?實(shí)際上,這是因?yàn)閵W威官網(wǎng)標(biāo)的7200F,是從4.0V放電到2.8V的等效電容,而*****標(biāo)的8000F應(yīng)該是從4.2V放電到2.5V的等效電容。那么這里就引出了一個(gè)有意思的事情了,奧威的這款混合型鋰離子電池電容電芯,從4.0V放到2.8V,可以放出8.5Wh能量,可以循環(huán)5萬(wàn)次。從3.8V放到2.8V,可以放出5.5Wh能量,但是循環(huán)次數(shù)增加了10倍,可以循環(huán)50萬(wàn)次。也就是說,隨著最高充電截止電壓的提高,混合型鋰離子電池電容的循環(huán)壽命會(huì)迅速降低,同樣的2.8V放電截止電壓,從3.8V開始放可以循環(huán)50萬(wàn)次,而從4.0V開始放只能循環(huán)5萬(wàn)次。而*****眾籌宣傳圖上標(biāo)的是儲(chǔ)能12Wh,對(duì)應(yīng)規(guī)格書的從4.2V放到2.5V的能量,最高電壓比4.0V高了0.2V,最低電壓比2.8V低了0.3V,如此高的充電截止電壓和如此低的放電截止電壓,恐怕會(huì)對(duì)這款混合型鋰離子電池電容電芯的循環(huán)壽命有巨大的影響,是否能達(dá)到*****標(biāo)稱的1萬(wàn)次,都是一個(gè)疑問,恐怕只能達(dá)到一兩千吧,但是這樣比,和普通的三元鋰的鋰離子電池,甚至磷酸鐵鋰電池,還有什么優(yōu)勢(shì)呢?能量密度不高,循環(huán)次數(shù)也不高。
最后,還是說一下,混合型超級(jí)電容(鋰離子電容/混合型鋰離子電池電容/hybrid supercapacitor/lithium ion capacitor)和大眾認(rèn)為的普通的超級(jí)電容(電雙層超級(jí)電容,EDLC),不是一樣的東西。混合型超級(jí)電容的儲(chǔ)能過程還是涉及到了化學(xué)反應(yīng)的,而EDLC普通超級(jí)電容的儲(chǔ)能過程是純物理過程。因此,混合型超級(jí)電容的循環(huán)壽命、充放電倍率沒有EDLC超級(jí)電容高,再加上*****他們的循環(huán)電壓范圍很可能是2.5V~4.2V,混合型鋰離子電池電容尤其怕被充到過高的電壓,4.2V已經(jīng)超過了奧威的規(guī)格書上推薦的2.5V~4.0V的循環(huán)電壓范圍,因此實(shí)際循環(huán)壽命可能更低。最后,部分商家經(jīng)常利用大眾不懂混合型超級(jí)電容和普通的EDLC超級(jí)電容之間的區(qū)別,利用大眾對(duì)EDLC超級(jí)電容的高循環(huán)壽命、高倍率充放電的認(rèn)知,來做營(yíng)銷,混淆普通的純物理儲(chǔ)能的EDLC雙電層超級(jí)電容與物理+化學(xué)雙重儲(chǔ)能機(jī)制的“混合型電池電容”/“鋰離子電容”的概念,這樣可以提高銷售價(jià)格,獲取較高的利潤(rùn),有些虛假宣傳了。
最后,推薦一篇文章《電化學(xué)電容器正名》:https://www.bilibili.com/read/cv17446660/,希望大家能理清這不同種類的超級(jí)電容之間的關(guān)系。
