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    发表时间/2022-10-28
  • 为什么医疗设备都用锂电池

    锂电池的性能优异,且寿命长,使用安全,其能量密度可达7000千瓦/千克(W)。而且与其他电池相比,其使用成本更低。但医疗设备和环境温度较高、使用条件严苛对锂电池的性能提出了更苛刻的要求,这就需要医疗设备锂电池在安全耐用、容量释放能力强、使用寿命长等方面得到进一步提升。那么,对锂电池进行分类和选择时,需要考虑哪些因素呢?

        1.安全性

        安全性是锂电池的首要考虑因素,在使用中可能发生的一切安全事故都会对锂电池产品造成影响。根据世界卫生组织的统计,到2020年,全球至少有425起儿童意外死亡事故,其中儿童意外死亡人数占到了意外死亡总人数的1/3。在儿童意外死亡事故中,由于电池内短路、正负极材料接触不良、正负极材料混合使用以及外部撞击导致的电池热失控等因素都会导致电池内部结构或外部短路或燃烧引发爆炸。

        2.温度稳定性

        锂电池的工作温度范围在-20℃~+80℃之间。在-20℃~+80℃范围内,极易受到污染和破坏;在-80℃~+200℃范围内,极易被氧化分解或电解质反应生成有毒有害气体;在-200℃~+500℃范围内,极易发生爆炸事故甚至起火爆炸;而在+300℃~+700℃范围内,极易发生着火事故等异常情况,造成财产损失及人员伤亡。因此对于锂电池而言,在-70℃~+500℃范围内工作温度条件下的稳定性尤为重要。锂电池在温度条件下工作时,正负极材料都不能发生氧化或降解;电解液中的活性物质可通过化学反应来产生硫酸盐及电解质溶液;电解介质中的金属离子可以作为电极材料之一对电化学反应起到辅助作用;而在-100℃~+600℃范围内工作时,正负极材料处于还原反应状态,而电荷转移过程中又有电子转移过程存在。如果锂电池不能维持稳定的工作条件和环境条件,将会导致失效或发生事故;而且由于正负极材料在高温下不能充分反应(+800℃)或完全反应(-600℃)时的极化现象也会使活性物质分解而产生硫酸盐和电解质溶液等腐蚀产物。

        3.安全性、一致性和可靠性

        除了安全性之外,一致性也是决定用户选择锂电池的一个重要因素。医疗设备的功率较大,对锂电池稳定性要求较高。对锂电池提出了一系列苛刻严苛的性能要求,如耐高温、耐冲击、工作电压高等,使其在各种环境条件下都能正常运行。这也就使得对锂电池的一致性要求更高了。此外,针对医疗设备上长时间使用、频繁充放电、低电压放电等特点,可采用高电压、小电流供电技术(大电流供电)等,以减少电能损耗,延长电池使用寿命。

        4.循环次数

        与普通电子产品一样,电力电子产品的使用寿命与电池放电次数也有关系。不同规格电池在实际使用中要定期进行充放电,这是保证其使用寿命的必要措施,也是影响其使用寿命的重要因素。按照充放电次数来分,目前常用的普通锂离子电池有2次—4次;能量密度超过800千瓦/千克(W)的高性能化学储能材料可达4次—6次;锂离子电池按能量密度将可以分为500 Wh型和800 Wh型;能量密度在500 Wh型基础上又细分为300 Wh型;容量为300 Wh型容量最大(为800 Wh)。循环次数是指在充放电过程中不发生容量损失或电荷转移的能力(正负极片能量变化规律和寿命预测)。在医疗设备使用中,锂离子电(电)芯所需的循环次数越高越好。

        5.其他特征属性

        锂电池的寿命也与其特征属性有关。电池在放电时,电流会因电极材料或负极材料之间的耦合作用而改变,不同类型的电池还具有不同的特点。例如 NCA材料有更长的使用寿命; Co元素存在于极片材料中并与正电极结合生成负电极(proposition);还有电解液在充放电过程中可能会产生的氢气等都会影响电芯性能。


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