作者：Dave Freeman，德州仪器 (TI) www.ti.com.cn

真存在“太多选择”这种情况吗？一些中餐馆的菜单便是一例。我曾经看过几份具有一百多个项目的菜单，甚至自助餐也开始有极多的选择。以应对这种选择的困难，我通常每次只做相同的选择。这些选择间的差异都很细微，而且提供这些选择并不会带来高额成本。我们之所以会有如此多的选择就是因为饭店想迎合那些挑剔的消费者的需求。

在使用锂离子电池的早期，您主要有两种选择：焦炭/硬碳阳极电池；或者石墨阳极电池。通过表明其他选择是错误的（如：电池溶胀、斜坡放电、使用寿命短等等），电池产业想方设法地为便携应用工程师提供帮助。石墨阳极最终胜出，于是便有了锂聚合物电池（适合的电池）。如果这种电池像“液体”电解质电池那样构建在相同的柱形物体中，那么这种电池并不能提供更多的容量。但是，当使用便携式电源更加充分地填充剩余空间时，其在许多情况下都可以更出色地工作。此外，除了用与实际情况一样多的便携式和可再充电电源能量来填充可用空间以外，实际上，“液体”电解质与“聚合物”电解质相比还将提供许多其他的选择，而对于这一点仍存有争议。

至于该产业的其他方面，电池制造厂商必须做出选择。由于巨大的价格压力，该产业正寻求在不降低性能的前提下降低成本的途径。锂离子电池的钴含量当然是导致每节电池成本增加的一个原因。如果忽略材料成本和毒性问题，LiCoO2 则是一种较好的阴极材料。优良指数通常为比容量和使用寿命。LiCoO2 的比容量大约为140mAH/g，因此由 9 节电池构成的 2400mAH（80WH 左右）的电池组具有差不多 93g 或大约 3 美元的原始 Co 成本。这大约占电池成本的1/7。其他用于代替 Co 的流行材料为镍 (Ni) 和锰 (Mn)。Ni 的成本仅为Co成本的一半，且拥有更好的比容量（但在锂离子电池应用中存在安全问题）。Mn 的成本大约只有 Co 成本的 5%，且没有毒性问题—但是只有不到 10% 的比容量，而且存在使用寿命问题。因此解决这些问题的方法就是以这些材料的组合来制造出混合阳极。通过这种方法，电池厂商可以调整阴极材料，以实现低成本和高性能。

其他相关阴极材料是各种以磷酸盐组合的过渡性金属元素，如铁 (Fe) 和钒 (V)。这些金属同样提供了调整性能以获得最大循环使用寿命或高比容量的机会。例如，Valence Technology 公司就开发出了一个 180mAH/g 的阳极，工作电压介于 4 – 5V 之间。

今年年初，日本东芝公司发布了一项关于使用纳米技术的电池发展情况的重要公告。他们开发出了一种能够在一分钟内充电至 80% 全部充电量的锂离子电池！这种电池具有非常好的低温性能和循环寿命，但是，在其他一些方面该电池的性能打了折扣，例如：其容量比基于 LiCoO2 的传统电池少大约 25%。即使考虑到这种容量降低，您可以在一分钟以内取代一节标准锂离子电池能量 75% 的 80% (＝60%) ，该想法也是非常不错的，而且也一定会改变便携式设备用户的行为。

由于各种锂离子电池组合带来的灵活性，充电器和电源转换电路要能够适应这种情况。根据电极材料的不同，最大充电电压的范围可以为 3 到 5V。对于一节手机电池而言，充电电流的范围可以在 600mA 到不约 30 amps 之间。我们还需要考虑放电电压范围。对于传统的 LiCoO2 电池而言，平均放电电压介于 3.6 到 3.7V 之间，3.3 V 以下高达 25% 的容量取决于温度、电池的老化程度及放电电流。这就需要一种在 3.3V 输出的输入范围内有效进行降压－升压的技术。然而对于一些新电极情况来说，转换器可能总是将输入电压升压或降压至 3.3V。这就像妈妈总是对我们说的那样：“有因必有果”。

正如一些像锂离子电源工具和混合动力汽车一样的开放式新型应用，锂离子电池的设计人员电极 (Designer electrode) 的确为便携式电源工业带来了更多的选择。这些选择又为充电和电源转换带来了新的机会。这就像在 90 年代初那样，锂离子电池的推广活动处于暂时停滞状态，但是锂离子的开发活动却加速发展，这种情况一直持续到去年。就我的一点拙见而言，我乐于见到这种情况。我们需要做的是让电池适合应用，而非想方设法地围绕电池开发应用。对于锂离子电池选择来说，我们有充分的理由相信我们离面对中餐馆菜单式的情况不远了。如果电池的发展能够跟上这个时代发展的步伐，那么也许我们需要便携式燃料电池以前，其发展还需要五年的时间。