國內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.天津市產品質量監督檢測技術研究院，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，電子產品的發展極為迅猛，其產品的多樣化，應用領域越來越廣，便攜式且具有一定智能化的用電器具的開發與發展日新月異，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，國內鋰錳電池產品主要面向中、低端市場，競爭激烈，在制造水平、品質的一致性、制造規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。鋰錳電池的主導廠商是日本的三洋、松下、MAXELL、索尼，德國的VARTA，這些公司主要在廣泛的綜合應用領域競爭。另外，瑞士的RENATA、美國的Ultralife、Gold Peak (GP)和韓國的VITZROCELL在一些專業領域或者局部的領域有較強的競爭力。為了探究目前國內鋰錳電池產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品牌的鋰錳電池，設計一系列的試驗，對比二者的性能。

1 抽樣及試驗設計

1.1 抽樣

經過調查發現，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該型號電池的國內公司和國外公司。選擇國內某公司和日本的MAXELL兩家公司，各隨機抽取53只電池參與比較。

1.2 試驗設計

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

2 試驗數據比較

2.1 新電基本參數比較

表2和表3為國內外兩公司的新電基本參數。表4和圖1為兩家公司數據的比較，由表4中的數據可知，國內公司生產的鋰錳電池在尺寸(直徑)、開路電壓、15 kΩ負載電壓、內阻指標上均優于國外公司的產品。由圖1可知，電池開路電壓和負載電壓與內阻存在關聯，擁有較低內阻的電池開路電壓和負載電壓要高些。

2.2 60℃下儲存20天后基本參數比較

表5、表6為國內外兩公司的產品在60℃下儲存20天后的基本參數。表7和圖2為兩公司產品數據的比較，由表7的數據可知，國內公司生產的鋰錳電池在60℃下儲存20天后，在尺寸、開路電壓、內阻指標上均優于國外公司的產品。由圖2可知，經過60℃儲存的電池開路電壓與內阻存在負相關的關系，內阻越大，開路電壓越小。

表1 試驗方法和試驗內容

表2 國內某品牌新電基本參數

表3 MAXELL新電基本參數

表4 新電基本參數比較

圖1 新電基本參數比較

表5 國內某品牌產品60 ℃儲存20天后基本參數

表6 MAXELL 60 ℃儲存20天后基本參數

表7 60 ℃儲存20天后基本參數比較

2.3 60℃下儲存100天后基本參數比較

表8、表9為國內外兩公司的產品在60℃下儲存100天后的基本參數。表10為兩家數據的比較，由表10中的數據可知，國內公司生產的鋰錳電池60℃下儲存100天后，在開路電壓、內阻指標上均優于國外公司的產品，尺寸一致性要比國外產品稍遜。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阻的關系與其在60℃下存儲20天后的規律一致：擁有較低內阻的電池開路電壓較高。

圖2 60℃下儲存20天后基本參數比較

2.4 產品容量和放電性能比較

表11、表12為國內外兩公司的產品容量和放電性能數據。表13為兩公司產品數據的比較，由表13中的數據可知，國內公司生產的鋰錳電池在新電容量和快速放電容量指標上優于國外公司的產品，大負載放電性能比國外公司產品差些。圖4為容量和放電性能比較。

表8 國內某品牌60 ℃儲存100天后基本參數

表9 MAXELL 60 ℃儲存100天后基本參數

表10 60 ℃儲存100天后基本參數比較

圖3 60℃下儲存100天后基本參數比較

表11 國內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為國內外兩公司的產品60℃儲存20天和100天后容量(15 kΩ電阻連續放電，終止電壓2.0 V)數據。表16為兩公司產品數據的比較，由表16中的數據可知，國內公司生產的鋰錳電池在60℃儲存20天和100天后容量要好于國外公司的產品。

表14 國內某品牌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外兩公司優勢試驗項目圖，國內公司生產的鋰錳電池在15項試驗中有11項測試結果均優于國外產品。這說明國內鋰錳電池的制造水平、產品的電性能、一致性和可靠性已經達到或者超越了國外知名公司的產品。

圖5 優勢項目比較

3 結論

本次國內外鋰錳電池比較，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。從試驗數據可知，鋰電池的內阻會影響開路電壓、容量等參數，內阻越小的電池開路電壓和容量越大。國內公司生產的鋰錳電池在15項試驗中有11項測試結果均優于國外產品，這說明國內鋰錳電池的制造水平、產品的電性能、一致性和可靠性已經達到或者超越了國外知名公司的產品。

[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.