移动电源是近期最热门的商品,关于如何选购移动电源这档事,大家也越来越重视。除了传统移动电源之外,另外一派的玩家会选择移动电源盒,或者说是电池盒,配上可靠的18650电池,自行打造专属容量、价格的移动电源。那么该买行动电源还是电池盒比较好呢?我们接着看下去就了解。
18650电池用途与设计
不论移动电源或是移动电源盒,内藏的大多是所谓18650电池。18650电池名字这么「特别」,其型号是根据它的外观而来,直径18mm长度65mm,因此称为18650电池。外观类似3号电池,但体积、设计都与3号电池不同。18650是锂离子电池(Lithium-ionbatteries)的一种,可重复充放电,常用于移动电源、手电筒、部分笔电电池等产品。
18650的电压高于一般3号电池,一般3号电池电压为1.5V,NiMH镍氢电池则多为1.2V。18650额定电压是3.7V,充满电的饱和电压则视电极材料有所不同,使用石墨为4.2V、焦炭则为4.1V,普遍都在这个数值左右。终止放电电压则是3V左右,若超过终止放电电压,则称为过放电,关于电池会有伤害。
关键字:锂离子聚合物电池
跟锂离子电池名字很相近的锂离子聚合物电池(Lithium-ionpolymerbatteries,或称锂聚合物电池),则是用胶态或固态聚合物取代锂离子电池的液态有机溶剂。像是手机电池、轻薄笔电电池大多用锂聚合物电池,少数移动电源亦有使用。特色是形状不受到锂离子电池的硬壳限制,可做成扁平或特殊形状,且少了硬壳重量也相对轻巧。
▲18650锂离子电池常用于移动电源,其型号是由直径与高度而来,最初是工业产品后来因周边产品新增,零售市场的能见度才提升。
▲锂聚合物电池体积小且重量轻,有少数移动电源会采用。
▲就算电池外框式方形的,内部也可能是用18650并联而成。
▲18650与一般3号电池体积差距很大,4颗并联成移动电源的重量也不轻。
▲18650的型号是由直径与高度而来,比起3号电池还要大的多,电压也不相同。
电池的构成元素
既然都讲到电池了,那稍微说明一下电池运作原理。电池重要构成是正极材料、负极材料、电解液、隔离膜,最多再加上个外壳,18650的充放电原理与一般电池相当,差别只在于材料与细部构造,相信电池基本构造应该连小学生都了解。那么18650的材料有何特别?常见锂离子电池的正极材料有:常见的钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、三元系(LiCoxNiyMnzO2)、磷酸锂铁(LiFepO4),不少厂商初代18650电池材料使用的是钴酸锂,近期则换成三元系材料。
负极则以碳为主材料,可分为石墨系与非石墨系(如焦炭系),其中石墨系负极材料具有稳定电压的用途,用于电子材料与电池有明显的优势。且石墨的能量密度较高,材料本身的结构具有较高的规则性,不可逆电容量比较低。电解液的用途大家应该都了解,那就是传导锂离子并防止正负极接触,常用的材料有锂盐与非质子系溶剂。电解质可分为三大类,液态电解质、高分子电解质、固态电解质。市面上的锂离子电池大多是液态电解质,但由于液态电解质相对容易外漏,亦有可能爆炸,安全性相对较低。固态电解质安全性较佳,但导电度较差仍未商品化。
至于隔离膜则是电池内的钝性元件,并不参与电池的化学反应,其用途为隔绝电池正负极,防止直接接触造成段路。其次则是让离子电流通过,且阻力越小越好。隔离膜的材料有多种,举凡pp、pE都是常见材料。使用pp、pE材料的隔离膜具有先天的安全机制,当电池内部温度过高,接近pp或pE材料的熔点时,pp与pE的结晶结构会瓦解,让大部分的孔洞阻塞,使得电阻大幅提升,隔绝电极继续反应达到保护电池的目的。
注意:以下拆解具有危险性,请勿模仿
▲18650电池与一般电池结构相似,最大的差别在于材料。
▲电池右下方的是安全阀,是18650最重要的安全机制。当内部温度过高或气压过大时,会透过安全阀排除内部气体,防止高压造成爆炸。
▲电池是由片状材料卷曲而成,多为铜箔铝箔并涂上正负极材料而成。
▲摊平之后就像一张纸,拆解亦会有电解液流出。
自行组装移动电源的2个好处
一般行动电源是由电池加上移动电源盒所组成,你不能选择甚至不能看到里面使用的电池种类。市面上有些厂商指贩售移动电源盒,移动电源盒说穿了就是电源控制电路板与晶片,加上电池仓所组成的产品。那么自组移动电源有什么好处?大致可分为以下几点。
1.可自行选择电池与电路晶片
套装移动电源最让人无法忍受的是,无法确认使用的电池种类与电路设计。即便你看到别人的移动电源拆解图,但每批产品的电池产地、型号亦有可能不同。再者,假设你确定了电池没问题,但仍无法确认电路设计好不好,保护机制够不够,缺乏透明度是套装移动电源最让人诟病之处。
移动电源盒优点是可自己选择大厂或有口碑的18650电池,像是日系品牌如Sanyo、panasonic,再搭配适合尺寸、电路设计的电池盒即可使用,自主性比较高。这就跟DIY电脑相同,套装电脑帮你装到好,但不能保证所有零组件都合你意,DIY虽然麻烦一点,至少所有零组件都能自行选择。
▲除了安装18650的移动电源盒外,也有安装3号电池的版本,但电池容量相对较低。
2.价格便宜、电池容量自行决定
价格是DIY的优势,排除少数如小米或电容量完全不足的低劣产品,移动电源盒最便宜价格仅约300元,18650电池单颗售价100元上下,高价如电池容量较大的panasonicNCR18650B则约170元左右。(备注:最近panasonic电池价格飙涨,建议找其他替代产品)整组4颗18650组成的移动电源盒,便宜的话千元就能搞定。(这里指的价格是台币)
除了价格优势,电容量优势也是套装行动电源所欠缺的部分。一般而言,套装移动电源最普遍的组合是4颗18650,总电池容量约12000mAh,电池大多不可更换。由于电池盒多为并联设计,若移动电池盒最多可安装4颗,你可视需求安装1~4颗电池。
▲套装的移动电源缺点之一就是无法调整电池容量,想要的品牌不见得有要的电池容量版本。