Category: 產業知識

文章引用自 Li-ion Tamer

The Automatic Fire Alarm Association (AFAA) New England Chapter is hosting an event on March 6^th at 6:00 PM regarding Energy Storage Systems in Occupied Buildings. Steve Cummings, Director of the Sensors Business Unit at Nexceris will be serving on the panel discussing this important topic.

Over the last 10 years, the implementation of Solar and Wind generated energy has increase dramatically. The increase has seen the rise in energy storage systems, commonly referred to as ESS, move from dedicated use buildings and structures to inside occupied buildings. With the growing concerns surrounding the use of fossil fuels, a greater demand for cleaner efficient energy power and the use of ESS has grown to provide reliable power for peak usage or standby power during emergency situations.

The use of ESS in occupancies requires the need for a heightened understanding of all hazards involved and more extensive measures to reduce the risks, including thermal runaway, toxic and flammable gas, and deep-seated fires.

Joining Steve on the panel is Jennifer Sapochetti, P.E., a registered fire protection engineer and Managing Principal and JS Consulting Engineers, and Chris Towski, Manager of MCM Industries and a Fire Lieutenant for the City of Cambridge Massachusetts Fire Department.

The event is being held at Bentley University at the LaCava Campus Center located at 175 Forest Street, Waltham, MA 02452 (parking in Lot #2).

鎳氫電池

鋰離子電池

整理表

本文引用 : 綠能趨勢網

鎳氫電池

鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成，電量儲備比鎳鎘電池多30%，比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，並且對環境無污染，無記憶效應。鎳氫電池的缺點是價格鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。

鋰離子電池

以鋰離子電池為材料的一種高能量密度電池。鋰離子電池還是一種智慧電池，它可以與專用原裝智慧充電器配合，達到最短的充電時間、最大的壽命週期及最大的容量。鋰離子電池是目前性能最好的電池。與同樣大小的鎳鎘電池、鎳氫電池相比，電量儲備最大，重量最輕、壽命最長、充電時間最短，無記憶效應。

可充電電池主要有鉛酸蓄電池和鹼性蓄電池兩種。目前使用的鎳鎘(NiCd)、鎳氫(NiMH)和鋰離子(Li－Ion)電池都是鹼性電池。

鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH，負極板材料為吸氫合金。電解液通常用30％的KOH水溶液，並加入少量的NiOH。隔膜採用多孔維尼綸無紡布或尼龍無紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。

NiMH電池具有較好的低溫放電特性，即使在－20℃環境溫度下，採用大電流(以1C放電速率)放電，放出的電量也能達到標稱容量的85％以上。但是，NiMH電池在高溫(＋40℃以上)時，蓄電容量將下降5～10％。這種由於自放電(溫度越高，自放電率越大)而引起的容量損失是可逆的，幾次充放電迴圈就能恢復到最大容量。NiMH電池的開路電壓為1.2V，與NiCd電池相同。

NiCd/NiMH電池的充電過程非常相似，都要求恒流充電。兩者的差別主要在快速充電的終止檢測方法上，以防止電池過充電。充電器對電池進行恒流充電，同時檢測電池的電壓和其他參數。當電池電壓緩慢上升達到一個峰值，對NiMH電池快速充電終止，而NiCd電池則當電池電壓第一次下降了一個－△V時終止快速充電。為避免損壞電池，電池溫度過低時不能開始快速充電，電池溫度Tmin低於10℃時，應轉入涓流充電方式。而電池溫度一旦達到規定數值後，必須立即停止充電。

鎳鎘電池

鎳鎘電池NiCd電池正極板上的活性物質由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學反應，其主要作用是增強導電性。負極板上的活性物質由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴散性，防止結塊，並增加極板的容量。活性物質分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型後即成為電池的正負極板。極板間用耐鹼的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開。電解液通常用氫氧化鉀溶液。與其他電池相比，NiCd電池的自放電率(即電池不使用時失去電荷的速率)適中。NiCd電池在使用過程中，如果放電不完全就又充電，下次再放電時，就不能放出全部電量。比如，放出80％電量後再充足電，該電池只能放出80％的電量。這就是所謂的記憶效應。當然，幾次完整的放電/充電迴圈將使NiCd電池恢復正常工作。由於NiCd電池的記憶效應，若未完全放電，應在充電前將每節電池放電至1V以下。

本文引用: 癮科技

看完這一篇就對手邊的充電電池有很大的了解與建立正確的使用方式

為了因應功能愈來愈強大的 3C 產品，電池技術也必須要不停地推陳出新，才能供應這一代愈來愈饑渴、愈來愈耗電的 3C 產品。最常見的四種充電電池 — 鎳鎘、鎳氫、鋰離子和鋰聚合物到底有什麼不同？各有什麼優點和缺點？小薑在這篇裡嘗試著用網路上找得到的資料來分析給大家聽…

鎳鎘電池（NiCd）

是最古老的充電電池技術之一，早在 1899 年就被發明出來了。鎳鎘電池的優點是可以承受短時間的大量放電，而且充電過程是吸熱反應 — 後者的特性讓它可以快速充電也不會對電池造成太大的損壞。鎳鎘電池的電壓是 1.2V，比一般鹼性電池標示的 1.5V 略少，但是因為鹼性電池放電的過程中電壓會持續下降，到沒電的時候通常只剩 1V，反而鎳鎘電池會一直很穩定的提供 1.2V 的電壓直到沒電為止，因此大部份使用鹼性電池的電子產品都可以放鎳鎘電池進去，沒有問題。

鎳鎘電池最著名的缺點，就是所謂的「記憶效應」，也就是當電池裡還有沒用完的電，就再充電時，電池就會「記得」這個位置，以後電用到剩這麼多時，電池就會發生和沒電一樣的反應（電壓瞬間降低）。所以鎳鎘充電前必須要經過一段放電的過程，將電力放乾之後才能再充電。大部份鎳鎘電池的充電器都會有自動放電的功能。

鎳鎘電池因為蓄電量比較小（大概只有鹼性電池的 1/4），而且鎘是有毒重金屬，所以最近比較少看到了。大部份應用中它都已經被相近的鎳氫電池（NiMH）所取代。

鎳氫電池（NiMH）

鎳氫電池和鎳鎘電池是差不多的技術，只是將陽極從鎘換成了氫化物而已。它大部份的特性和鎳鎘電池一樣，只是蓄電量更高、記憶效應也比較不那麼明顯（但其實還是存在）。鎳氫電池最大的問題，是它有很高的自放電率，也就是明明是充飽電的電池，放在一邊不用一個月，電力可以少掉 30% 之譜。

在使用三號（AA）和四號（AAA）規格電池的應用中，鎳氫充電電池目前是主流，但對蓄電量有更高的須求，或是需要將體積做得更小時，就要靠鋰離子電池了…

鋰離子電池（Li-ion）

鋰離子電池幾乎是夢幻的電池，蓄電量高、體積小、重量輕、沒有記憶效應、電壓高、而且自放電小，也就無怪乎現代大部份見得到的 3C 產品都是使用鋰離子（或鋰聚合物）電池了。

但看似完美的鋰離子電池還是有危險存在的 — 最明顯的莫過於它有蠻高的自爆傾向，而將這麼多能量擠在這麼小的空間裡，自爆起來很壯觀就在意料之中了。為了避免危險的發生，鋰電池必須要加入很多保護的措施，在電池充過頭或有過熱的跡象時自動斷電。這些額外的電路和機構，是為什麼沒有三號／四號大小的鋰離子電池，以及為什麼筆電電池價格如此高昂的原因。

鋰離子電池還有一個比較不為人知的有趣特性，就是不管你有沒有在用它，它的最大蓄電量都會隨著電池材料的氧化而逐漸降低。以一般常溫來說，鋰離子電池的蓄電力大約每年會下降 20% 左右，而且溫度愈高、充得愈飽，下降得愈快。所以如果你的筆電散熱比較差的話，長時間以滿電力處在 60°c 環境下的鋰電池可以在三個月內減掉 40% 的蓄電力。

下面是保養鋰電池的建議：

* 不要把電用到光才充電 – 鋰電池不喜歡被放電放到完，所以如果你常發現自已把筆電的電力用到乾的話，那就換顆大一點的電池吧！
* 不要把電充到全滿 – 前面說過，電池充得愈飽，蓄電力下降得愈快，所以保持 60~80% 飽是最佳的狀態。可惜好像除了 Panasonic 的筆電外，要達到這樣並不容易。
* 每三十輪普通的充放電，就要來一次「用到乾」放電 – 鋰離子電池本身不怕短時間、小量的充放電，但先前提過的保護回路可能會因此而誤判到底現在電池裡有多少電量。一次大放電把電用乾，再充到全飽應該就能將保護回路「校正」回來。很多筆電都有軟體或甚至在 BIOS 裡提供這樣的功能。
* 筆電用 AC 電源時，把電池拔下來 – 這也是因為先前說的蓄電力下降問題。把電池拔下來，至少可以讓它不用接觸到電腦本身的高溫。如果再把電池丟到冰箱裡，效果更好…
* 電池收起來時，留約 40% 的電在裡面 – 留太多會蓄電量降低的問題，留太少電池會損壞。真是難伺候啊！
* 買電池一定要買新的 – 新的電池才有滿的電量喔！

鋰聚合物電池（Li-Pol）

鋰聚合物電池和鋰離子電池的原理一樣，只是電解質的部份用聚合物來取代。這讓鋰聚合電池可以做成各式各樣的形狀（對消費者來說可不是好事 = =），符合不同的須求。鋰聚合物電池也比較安全，比鋰離子電池要耐高溫、撞擊，但在過充時仍然有爆炸的危險。其他的保養原則都和鋰離子電池一樣（所以用鋰電池的手機寧可天天充電，也不要用光電了才充）。

本文引用： yahoo!新聞

鋰離子電池應用範圍廣泛，因此如何打造環境更友善的電池，也是發展重點，最近美國科學家便透過毒性更小的材料，以及更簡易的製程打造出無鈷鋰離子電池。

鋰離子電池應用在手機 3C 產品、電動車跟大型電池儲能系統中，隨著淨零碳排趨勢延續，未來電池的需求也會愈來愈高。該電池的運作方法便是讓鋰離子在陰陽兩極間，透過電解質來回移動以發電，但現在的陰極技術高度仰賴「鈷」材料，全球超過三分之二鈷金屬來自有著童工與人權疑慮的剛果礦場，另一方面過於仰賴某種材料或是單一國家，也會對供應鏈跟運輸帶來風險。

因此美國國家橡樹嶺實驗室（ORNL ）研究人員開發一種新的水熱合成（hydrothermal synthesis）方法，用更乾淨、更便宜、更高效的方法來製造新型無鈷高容量陰極材料。有別於過去在反應爐連續攪拌陰極材料跟化學物質，團隊改用溶解在乙醇的金屬、最後讓陰極結晶。

（Source：ORNL）

團隊表示，比起氨氣，乙醇無論在儲存和處理方面都更加安全，之後還可以蒸餾和重複使用。ORNL 研究員 Ilias Belharouak 表示，這種新穎的工藝帶來新的優勢，可以將陰極產業轉型成更乾淨、更具成本競爭力的生產製程，同時也可以減輕環境負擔。

研究員 Rachid Essehli 表示，水熱合成法也可以加速製程，製造材料顆粒和準備下一批材料所需的時間從幾天減少到 12 小時，製造出來的材料顆粒也更均勻、更圓，可以緊密堆積非常適合應用在電池陰極。

雖說這也不是 ORNL 團隊第一次開發出有效的無鈷材料組合，但新型材料能確保充電週期內的穩定性。且新型製程也跟當今的含鈷陰極類似，新材料製程可以無縫整合到既有的電池製造程序中。Essehli 表示，目前也正在申請專利，準備擴大規模進行商業製造，「這種陰極材料可以提供更多電量並降低電動車電池的成本」。

本文引用： 科技新報

有別於傳統的太陽能板，薄而柔韌的薄膜太陽能板有更多的應用可能性，能用在各種不規則、彎曲的表面上，現在美國麻省理工學院更開發出比頭髮還要細的太陽能電池，繼續壯大太陽能應用範圍，從電子紙到輕型穿戴式設備都可以用。

麻省理工以 2016 年的研究為基礎，當時超薄型太陽能的重量輕到放在泡泡上，也不會弄破。不過太陽能電池的製造技術牽涉到真空環境跟昂貴的化學氣相沉積，麻省理工這次則以墨水，用印刷來簡化流程。

這種可以列印的半導電性墨水（semiconducting inks），可以跟印刷電極一起沉積在 3 微米厚的塑膠板上，最後形成太陽能板，也可以將模組剝離，再「黏」到紡織材料上，保有任性的同時也能維持最小的重量。

最終科學家們研發出超柔性輕型太陽能電池，重量是傳統太陽能板的 1%，但每公斤發出的功率是傳統的 18 倍之多，每公斤功率達 730 瓦特，若把太陽能電池黏在衣服上，每公斤可產生 370 瓦特。共同主要作者 Mayuran Saravanapavanantham 表示，通常麻州的屋頂太陽能裝置為 8,000 瓦，而團隊研發的織物太陽能板，相同發電量只會幫屋頂增加 20 公斤重量。

新測試還指出，織物太陽能電池板可以捲起和展開超過 500 次，同時維持 90% 發電能力。但團隊現在也正解決太陽能電池的退化問題，還需要另外開發超薄的封裝，才能保護太陽能電池。

麻省理工學院電子研究實驗室研究科學家 Jeremiah Mwaura 指出，若按照傳統矽晶太陽能電池的標準，得把太陽能電池封裝在厚厚的玻璃中，因此團隊提出的超薄解決方案，只會稍稍增加一點重量而已。

• Paper-thin solar cell can turn any surface into a power source
• MIT’s slimmed-down solar cells would add only 20 kg to a rooftop

（首圖來源：MIT）