認(rèn)識一個東西，都是從比較好壞開始。沒有差哪來的優(yōu)，煮機(jī)就從基本的指標(biāo)入手，教大家如何分辨一些關(guān)于移動電源的重要概念。
鋰電池分類
高低貴賤，自有高低貴賤的理由。評價(jià)移動電源好壞，首要因素就是它使用的鋰電池分類。
為什么說這個分類很重要。因?yàn)殇囯姵乇旧砭褪且粋�綜合的、大的概念，鋰電池、鋰離子電池、鋰離子聚合物電池，多幾個字這里面都大有文章，成本相差也是天差地別。
鋰電池，一般情況下是鋰離子電池的簡稱，但嚴(yán)格來說與鋰離子電池有很大的區(qū)別。鋰電池是鋰原電池，以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料，內(nèi)含純態(tài)的鋰金屬，使用非水電解質(zhì)溶液的一次性電池。
鋰電池是一次性電池，那鋰離子電池是不是指可重復(fù)充放電的鋰電池呢？也非。廣義的可充放鋰電池是指由一個石墨負(fù)極，一個采用鈷、錳或磷酸鐵的正極，以及一種用于運(yùn)送鋰離子的電解液所構(gòu)成。但也有一次性鋰離子電池，它們使用鋰金屬或者嵌鋰材料作為負(fù)極。
鋰離子電池相對于鋰電池，多出的“離子”二字，就是強(qiáng)調(diào)了運(yùn)送“鋰離子”的電解液。我們熟悉的 18650 電池，內(nèi)含被吸附的液體電解液，因而所有的 18650 電池都屬于鋰離子電池。而 18650 電池之所以從鋰離子電池中被單獨(dú)提出來，是索尼基于工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的需要，做出的直徑為 18mm、長度為 65.0mm 的鋰離子可充放電池，使用范圍更廣、更常見。所以，除了 18650 的標(biāo)準(zhǔn)，還有 16340 電池。
至于鋰離子聚合物電池多出的“聚合物"三字，就是強(qiáng)調(diào)這是電解液為膠狀、固態(tài)或半固態(tài)的鋰離子電池。鋰離子聚合物電池之所以高大上，“固態(tài)聚合物”代替了傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)是根本原因。
使用膠態(tài)或固態(tài)聚合物取代液態(tài)有機(jī)溶劑電解液的好處，一是聚合物可以做成任意形狀適配不同的設(shè)備，適應(yīng)能力高，設(shè)備的工業(yè)設(shè)計(jì)自由度就有保證。比如手機(jī)（18650 這類形狀固定、使用液態(tài)電解液的電池明顯就無法做在今天的智能手機(jī)上）。二是聚合物狀態(tài)的電解液安全性更高，液體電解液在短路、處于高溫高壓的極端條件下是會爆炸的，聚合物則只會膨脹、鼓出來，再極端的狀態(tài)也不會發(fā)生爆炸燃燒的情況。
另外，現(xiàn)在的鋰離子聚合物電池，都是可充放電池，并非像鋰離子電池那樣，還有一次性、不可重復(fù)使用的品種。
總結(jié)
以是否能重復(fù)充放電為標(biāo)準(zhǔn)，鋰離子聚合物電池全部屬于可重復(fù)充放電，鋰離子電池大部分可以、少部分不行，鋰電池則完全不行。
以成本、生產(chǎn)難度衡量，鋰離子聚合物電池 > 鋰離子電池 > 鋰電池。
以安全性衡量，鋰離子聚合物 > 鋰離子電池/鋰電池。
以形態(tài)是否固定衡量，鋰離子聚合物可“自定義”程度最高，鋰離子電池/鋰電池次之。
當(dāng)然，這里還要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，我們現(xiàn)在討論的鋰電池、鋰離子電池、鋰離子聚合物電池，是以內(nèi)部電解質(zhì)為分類標(biāo)準(zhǔn)，主要影響生產(chǎn)成本、電池安全性、電池結(jié)構(gòu)/外形。
至于電池性能，正極電芯的影響更大，比如采用鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等基于鈷鋰、錳鋰、鎳鋰的不同正極材料，各方面的性能是不一樣的。下一篇文章將帶來關(guān)于這方面的說明。
要想徹底了解影響鋰離子電池性能的要素，必須先知道鋰離子電池的放電/充電的原理和一般結(jié)構(gòu)組成。
化學(xué)電池的構(gòu)成
一般來說，化學(xué)電池都是靠正極、負(fù)極活性物質(zhì)在氧化還原反應(yīng)（正極化合物失電子、負(fù)極化合物得電子）過程中，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。鋰離子電池相對普通化學(xué)電池有什么特殊么？沒有。鋰離子電池之所以強(qiáng)調(diào)“鋰離子”三字，是因?yàn)槠湔?fù)極活性物質(zhì)是含鋰化合物。
既然本質(zhì)上都是氧化還原反應(yīng)，鋰離子電池具體又是如何產(chǎn)生電流的呢——靠的是正極/負(fù)極層狀物質(zhì)晶體中，鋰離子不斷的嵌入/脫嵌，具體如圖：
我們都知道，鋰離子電池是由正極、負(fù)極、電解質(zhì)三個基本部分組成。正極和負(fù)極作為存儲鋰離子的載體——層狀物質(zhì)晶體，充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到碳負(fù)極，保證負(fù)極的電荷平衡。放電時(shí)則相反，鋰離子從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極，正極處于富鋰態(tài)。
目前，負(fù)極材料是確定的，一般采用的是碳素材料——石墨（鋰離子嵌入碳化合物）；所以，與負(fù)極材料對應(yīng)的正極材料這個“鋰離子容器”，其儲藏的鋰離子越多、密度越大，鋰離子電池儲存的電量就越大；其晶體結(jié)構(gòu)的化學(xué)性質(zhì)越是穩(wěn)定，鋰離子電池的安全性就越高；其老化特性（即隨著使用時(shí)間增長發(fā)生的材料變形，晶體結(jié)構(gòu)破壞，內(nèi)阻逐漸升高）越不明顯，鋰離子電池的循環(huán)次數(shù)越多。一句話總結(jié)，不同的正極材料，很大程度上決定了鋰離子電池的容量、安全性、壽命。
(鈷酸鋰層狀晶體正極示意圖）
基本我們可以這么說，決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵，是正極材料，而不同正極材料比拼的，是含鋰化合物晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、嵌入鋰離子數(shù)量、老化特性。
目前鋰離子電池使用的正極材料，有包括層狀結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、鎳酸鋰，尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰（同樣也有層狀結(jié)構(gòu)的錳酸鋰 LiMnO2），橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰，和三元材料（簡單點(diǎn)可以看做鈷鋰、鎳鋰、錳鋰某種程度的“混合”），它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。不過由于各個公司的研發(fā)和生產(chǎn)水平不同，對于不同的正極材料，各種流行的說法大家爭論不休，這里只列舉一家公司公開的數(shù)據(jù)來做對比：
參數(shù)說明：
電壓越高，充放電功率也越大，在電池容量一定的情況下，意味著更快的充放電（不考慮控制芯片作用的情況下）。另外，正極材料電壓不同，也要求配合不同的電解質(zhì)，這樣才能充分發(fā)揮鋰離子電池的性能。
振實(shí)密度，也稱壓實(shí)密度，是指面密度/極片碾壓后的厚度(集流體厚度) ，單位：g/cm3。一般來說，壓實(shí)密度越大，電池的容量就能做的越高，所以壓實(shí)密度也被看做材料能量密度的參考指標(biāo)之一。不過壓實(shí)密度講求的是合適，過大或過小，都不利于鋰離子的嵌入嵌出。而合適的正極壓實(shí)密度，可以增大電池的放電容量，減小內(nèi)阻，減小極化損失，延長電池的循環(huán)壽命。
循環(huán)壽命很好理解，就是衡量正極材料老化特性。
總結(jié)
很明顯，不考慮還未實(shí)用的磷酸鐵鋰，目前綜合性能最優(yōu)的材料還是三元材料。至于鈷酸鋰，性價(jià)比最高，所以目前也是使用最廣的。
隨著我們對解鋰離子電池/鋰離子聚合物電池之間的區(qū)別、性能等的逐步了解，煮機(jī)的第三篇文章將從整體角度去解釋有關(guān)移動電源的關(guān)鍵指標(biāo)。
轉(zhuǎn)化率
移動電源即使不虛標(biāo)的情況下，電池容量都不可能 100% 轉(zhuǎn)化成為可充電量。兩個標(biāo)稱 10000mAh 容量的移動電源，若一個擁有 85% 的實(shí)際轉(zhuǎn)換率，一個擁有 65% 的實(shí)際轉(zhuǎn)化率，就意味著一個真實(shí)容量為 8500mAh，另一個真實(shí)容量為 6500mAh，差別之巨大，轉(zhuǎn)化率的重要性顯而易見。
移動電源不能輸出 100% 有效容量，主要是存在三個方面的損耗，一是電源主板的升壓電路，二是傳輸線材的線阻，三是手機(jī)本身充電時(shí)的損耗，其中升壓電路的損耗尤其突出。目前，采用不同正極材料鋰離子電池的輸出電壓都在 3.3V-4.2V 之間，而一般輸出端口（microUSB 接口）的標(biāo)準(zhǔn)電壓為 4.75-5.25V，根據(jù)公式：功率（P）=電流（A）·電壓（V），10000mAh 電源的總輸出功率為 10000mAh×3.7V=37Whr，這 37 Whr 的功率在經(jīng)過升壓電路從 3.7V 升級到 5V 輸出電壓后，輸出電量只剩下 37Whr/5V=7400mAh。
顯然，移動電源內(nèi)置高輸出電壓正極材料的鋰離子電池，理論上轉(zhuǎn)化率會更高些。不過，有些廠商產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高是靠移動電源的整體輸出電壓偏低，可謂是削足適履，引起的一系列其它效應(yīng)降低了移動移動電源的穩(wěn)定性和安全性。
總的來說，使用高電壓正極材料的電池，PCB 電路板采用了較好的做工和設(shè)計(jì)，傳輸線材用料足，這些綜合起來才有健康的高轉(zhuǎn)化率，當(dāng)然也意味著產(chǎn)品整體成本的提升。
安全性
移動電源的安全性一直是大家關(guān)注的焦點(diǎn)，畢竟誰也不想揣著個「不定時(shí)炸彈」在包里。要想有高安全性，必須在「事故預(yù)防」和「降低事故發(fā)生時(shí)危害」兩個層面進(jìn)行考慮。
一個預(yù)防措施做的相當(dāng)足的移動電源，必須要有短路保護(hù)、過充保護(hù)、過放保護(hù)、過電流保護(hù)、過溫保護(hù)。MCU 芯片這集成在 PCB 板上的智能控制系統(tǒng)，可以避免設(shè)備在充電時(shí)受到不穩(wěn)定的電流、電壓沖擊而損壞；可以對產(chǎn)品進(jìn)行充放電控制，使產(chǎn)品性能更加安全穩(wěn)定，使用壽命更長，同時(shí)也避免不穩(wěn)定的輸出對手機(jī)造成傷害。
不過不是所有的廠商都把這些功課做全了、做精了。有些只有簡單的短路、過充、過放三項(xiàng)保護(hù)電路設(shè)計(jì)，其中必要的過充和過放也只是保證不嚴(yán)重危害內(nèi)置電池的性能/壽命，實(shí)際上就只剩下了短路保護(hù)一個安全預(yù)防措施了，在遭遇靜電沖擊和其他意想不到的情況時(shí)，這些產(chǎn)品的安全性著實(shí)讓人擔(dān)憂。至于過溫保護(hù)的話，因?yàn)橐砑宇~外的芯片或微型感應(yīng)裝置，增加了成本，有些廠商就沒有這項(xiàng)功能，如此一來，移動電源充放電發(fā)熱在某個特殊條件下，累積到危險(xiǎn)水平時(shí)就完全沒有了防護(hù)措施。
前面我們說了「事故預(yù)防」層次移動電源必須要做到的，萬一還是發(fā)生了意想不到的狀況時(shí)，最后一道防線就是移動電源內(nèi)置的鋰離子電池/鋰離子聚合物電池本身的安全性能了。眾所周知，鋰離子電池吸附了液態(tài)電解質(zhì)，在高溫高壓的情況下是可能爆炸燃燒的，相比之下，鋰離子聚合物電池采用了固體/半固體、膠質(zhì)電解質(zhì)，再極端的環(huán)境下也只是體積膨脹、鼓出來，燃燒的情況都極為罕見，爆炸更是絕無可能。所以，采用了聚合物電芯的移動電源，妥妥的是要更安全一些。
壽命
移動電源由于都是采用的鋰離子（聚合物）電池做電芯，其壽命當(dāng)然就與鋰離子電池的充放電次數(shù)相關(guān)。
影響鋰離子電池充放電循環(huán)次數(shù)的因素，有兩個，一個是溫度，一個是正極材料。
不可避免的，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數(shù)無關(guān)，而與溫度有關(guān)。可能的機(jī)制是內(nèi)阻逐漸升高。這是不可控的客觀因素，用戶只能在日常使用時(shí)注意不要把移動電源置于高溫環(huán)境下。
至于正極材料，理論上循環(huán)次數(shù)的排名是：鈷酸鋰/鎳酸鋰＜三元材料/錳酸鋰＜磷酸鐵鋰，想要更多的充放次數(shù)，就選擇壽命更長的正極材料電芯。
另外，鋰離子電池在過充和過放的情況下，會極大地?fù)p害電池壽命，甚至報(bào)廢，不過一般情況下，移動電源的保護(hù)電路特意做了「預(yù)防」和「控制」的措施，所以不用太擔(dān)心。
從轉(zhuǎn)化率、安全性、壽命三個角度考慮，大家該怎么挑選移動電源，現(xiàn)在應(yīng)該基本心里有數(shù)了吧。