):移動電源如何選?玩傢自組18650鋰電池盒

移動電源是近期最熱門的商品,對於如何選購移動電源這檔事,大傢也越來越重視。除瞭傳統移動電源之外,另外一派的玩傢會選擇移動電源盒,或者說是電池盒,配上可靠的18650電池,自行打造專屬容量、價格的移動電源。那麼該買行動電源還是電池盒比較好呢?我們接著看下去就知道。

18650電池用途與設計

不論移動電源或是移動電源盒,內藏的大多是所謂18650電池。18650電池名字這麼「特別」,其型號是根據它的外觀而來,直徑18mm長度65mm,因此稱為18650電池。外觀類似3號電池,但體積、設計都與3號電池不同。18650是鋰離子電池(Lithium-ion batteries)的一種,可重復充放電,常用於移動電源、手電筒、部分筆電電池等產品。

18650的電壓高於一般3號電池,一般3號電池電壓為1.5V,NiMH鎳氫電池則多為1.2V。18650額定電壓是3.7V,充滿電的飽和電壓則視電極材料有所不同,使用石墨為4.2V、焦炭則為4.1V,普遍都在這個數值左右。終止放電電壓則是3V左右,若超過終止放電電壓,則稱為過放電,對於電池會有傷害。

關鍵字:鋰離子聚合物電池

跟鋰離子電池名字很相近的鋰離子聚合物電池(Lithium-ion polymer batteries,或稱鋰聚合物電池),則是用膠態或固態聚合物取代鋰離子電池的液態有機溶劑。像是手機電池、輕薄筆電電池大多用鋰聚合物電池,少數移動電源亦有使用。特色是形狀不受到鋰離子電池的硬殼限制,可做成扁平或特殊形狀,且少瞭硬殼重量也相對輕巧。

▲18650鋰離子電池常用於移動電源,其型號是由直徑與高度而來,最初是工業產品後來因周邊產品增加,零售市場的能見度才提升。

▲鋰聚合物電池體積小且重量輕,有少數移動電源會采用。

▲就算電池外框式方形的,內部也可能是用18650並聯而成。

▲18650與一般3號電池體積差距很大,4顆並聯成移動電源的重量也不輕。

▲18650的型號是由直徑與高度而來,比起3號電池還要大的多,電壓也不相同。

電池的構成元素

既然都講到電池瞭,那稍微說明一下電池運作原理。電池主要構成是正極材料、負極材料、電解液、隔離膜,最多再加上個外殼,18650的充放電原理與一般電池相當,差別隻在於材料與細部構造,相信電池基本構造應該連小學生都知道。那麼18650的材料有何特別?常見鋰離子電池的正極材料有:常見的鈷酸鋰(LiCoO2)、錳酸鋰(LiMn2O4)、三元系(LiCoxNiyMnzO2)、磷酸鋰鐵(LiFePO4),不少廠商初代18650電池材料使用的是鈷酸鋰,近期則換成三元系材料。

負極則以碳為主材料,可分為石墨系與非石墨系(如焦炭系),其中石墨系負極材料具有穩定電壓的作用,用於電子材料與電池有明顯的優勢。且石墨的能量密度較高,材料本身的結構具有較高的規則性,不可逆電容量比較低。電解液的作用大傢應該都知道,那就是傳導鋰離子並避免正負極接觸,常用的材料有鋰鹽與非質子系溶劑。電解質可分為三大類,液態電解質、高分子電解質、固態電解質。市面上的鋰電池大多是液態電解質,但由於液態電解質相對容易外漏,亦有可能爆炸,安全性相對較低。固態電解質安全性較佳,但導電度較差仍未商品化。

至於隔離膜則是電池內的鈍性元件,並不參與電池的化學反應,其作用為隔絕電池正負極,避免直接接觸造成段路。其次則是讓離子電流通過,且阻力越小越好。隔離膜的材料有多種,舉凡PP、PE都是常見材料。使用PP、PE材料的隔離膜具有先天的安全機制,當電池內部溫度過高,接近PP或PE材料的熔點時,PP與PE的結晶結構會瓦解,讓大部分的孔洞阻塞,使得電阻大幅提升,隔絕電極繼續反應達到保護電池的目的。

註意:以下拆解具有危險性,請勿模仿

▲18650電池與一般電池結構相似,最大的差別在於材料。

▲電池右下方的是安全閥,是18650最重要的安全機制。當內部溫度過高或氣壓過大時,會透過安全閥排除內部氣體,避免高壓造成爆炸。

▲電池是由片狀材料卷曲而成,多為銅箔鋁箔並塗上正負極材料而成。

▲攤平之後就像一張紙,拆解亦會有電解液流出。

自行組裝移動電源的2個好處

一般行動電源是由電池加上移動電源盒所組成,你不能選擇甚至不能看到裡面使用的電池種類。市面上有些廠商指販售移動電源盒,移動電源盒說穿瞭就是電源控制電路板與晶片,加上電池倉所組成的產品。那麼自組移動電源有什麼好處?大致可分為以下幾點。

1.可自行選擇電池與電路晶片

套裝移動電源最讓人無法忍受的是,無法確認使用的電池種類與電路設計。即便你看到別人的移動電源拆解圖,但每批產品的電池產地、型號亦有可能不同。再者,假設你確定瞭電池沒問題,但仍無法確認電路設計好不好,保護機制夠不夠,缺乏透明度是套裝移動電源最讓人詬病之處。

移動電源盒優點是可自己選擇大廠或有口碑的18650電池,像是日系品牌如Sanyo、Panasonic,再搭配適合尺寸、電路設計的電池盒即可使用,自主性比較高。這就跟DIY電腦一樣,套裝電腦幫你裝到好,但不能保證所有零組件都合你意,DIY雖然麻煩一點,至少所有零組件都能自行選擇。

▲除瞭安裝18650的移動電源盒外,也有安裝3號電池的版本,但電池容量相對較低。

2.價格便宜、電池容量自行決定

價格是DIY的優勢,排除少數如小米或電容量完全不足的低劣產品,移動電源盒最便宜價格僅約300元,18650電池單顆售價100元上下,高價如電池容量較大的Panasonic NCR18650B則約170元左右。(備註:最近Panasonic電池價格飆漲,建議找其他替代產品)整組4顆18650組成的移動電源盒,便宜的話千元就能搞定。 (這裡指的價格是臺幣)

除瞭價格優勢,電容量優勢也是套裝行動電源所欠缺的部分。一般而言,套裝移動電源最普遍的組合是4顆18650,總電池容量約12000mAh,電池大多不可更換。由於電池盒多為並聯設計,若移動電池盒最多可安裝4顆,你可視需求安裝1~4顆電池。

▲套裝的移動電源缺點之一就是無法調整電池容量,想要的品牌不見得有需要的電池容量版本。



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