自行車電池

自行車因為空間、載重有限,裝置在自行車上的馬達馬力,普遍來說並不大,消耗的電功率低,但是當電池沒電,失去輔助動力時,馬達與電池所增加的多餘負重,會造成自行車騎士的額外負擔,因此目前電動輔助自行車皆以能量密度高的鋰電池蕊為主。鋰電池依正極材料又細分多種,而市面上電動車,多使用俗稱三元鋰的電池為電力來源,就是大宗應用在筆記型電腦裡的電池材料,主要具有大容量與重量輕的優點。

鋰電池依正極材料不同主要分為四種:
  • 鋰鈷 Li-Co
    一般3C產品使用,無法應付大電流、高電壓使用,封裝及其安全性較容易遭詬病。
  • 鋰錳 Li-Mn
    成本低,安全性較鋰鈷高,但循環壽命差,不耐高溫,高溫環境下,壽命更差,而且自放電嚴重,不穩定性高。
  • 鋰鎳鈷錳(三元鋰) Li-NiCoMn
    鋰鎳鈷錳電池混合了鋰鎳電池、鋰鈷電池、鋰錳電池的材料特性,鈷於正極在放電的過程中會形成金屬鋰,因此有安全性上的顧慮,循環壽命為500次左右。
    近年由於Tesla看重其單位重量上具有高容量的特性,採用為電動汽車電池,因此近年大放異彩,但鈷對環境具有毒性,需做適當地回收處置。
  • 鋰鐵 Li-Fe
    原料價格低,主要材料,磷、鋰、鐵存在於地球的資源含量豐富。高放電功率、可快速充放電、循環壽命長、穩定性高,普遍認為較符合環保、安全、高性能的鋰電池。但主要大缺點為單位重量的容量只有三元鋰一半。
自行車目前電池電蕊皆以三元鋰電池材料為主,目前大廠如Panasonic與三星以18650規格為大宗出貨,而鋰鐵電池具有大電流放電之特性,故大量被電動摩托車所採用。

三元鋰
能量密度高,高電壓,電池電量容易測量,電蕊一致性優良,容易組立成大電池,被未來電動車動力來源寄予厚望,但是容易升溫,循環壽命短,以三星ICR 18650 26F為例,在三百次充放循環之後,剩下約70%的電力,不過目前價格昂貴,製造成本高昂,期待在Telsa與Panosonic合作建立電池鏈之後,帶動整個三元鋰產業降低生產成本。

鋰鐵(磷酸鐵鋰)
目前主要為電動摩托車所採用,主要充放電特性佳,能以大電流放電與充電,但是因為相當笨重,而且容量只有三元鋰電池一半左右,且因電池蕊一致性較差,所以組立大電池需特別挑選適當電池蕊,因此有不少愛好者試著以三元鋰作為取代,但是代價不斐。
但筆者認為現階段以鋰鐵電池對環境較為友善,材料能回收利用,而且循環次數高,壽命長,若能克服電池蕊一致性與容量的問題,是一種良好的儲蓄電力來源。

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