你了解鋰離子電池嗎？鋰離子電池的主要分類有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-06 15:53
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（一）、根據(jù)鋰電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰電池可以分為液態(tài)鋰電池(lithium ion battery, 簡稱為LIB)和聚合物鋰電池(polymer lithium ion battery, 簡稱為LIP)兩大類。
（二）、按充電方式可分為：不可充電的及可充電的兩類。
（三）、鋰電池外型分：有方型鋰電（如常用的手機(jī)電池）和柱形（如18650、18500）；
（四）、鋰電池外包材料分：鋁殼鋰電池，鋼殼鋰電池，軟包電池；
（五）、鋰電池從正負(fù)極材料（添加劑）分：鈷酸鋰(LiCoO2)電池、錳酸鋰（LiMn2O4），磷酸鐵鋰電池，一次性二氧化錳鋰電池
目前主要為18650（直徑18mm，長度65mm）和26650（直徑26mm，長度65mm）兩種型號，主要應(yīng)用于筆記本和電動工具領(lǐng)域
方形鋰離子電池
種類較多，主要應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域
聚合物的基體主要為HFP-PVDF、PEO、PAN和PMMA等
電池生產(chǎn)工藝簡單，電池的質(zhì)量比能量高
應(yīng)用最廣，振實(shí)密度高，比能量高，電壓平臺穩(wěn)，但是原來貴，對環(huán)境有污染，安全性差
錳酸鋰
三維隧道的結(jié)構(gòu)，鋰離子可以可逆地從尖晶石晶格中脫嵌，不會引起結(jié)構(gòu)的塌陷，因而具有優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定性。環(huán)境友好，但能量密度低、高溫性能大
磷酸鐵鋰電池
比表面積大，能量密度高，循環(huán)性能好，材料批量化生產(chǎn)很難達(dá)到較高的一致性，低溫放電性能不好
按負(fù)極材料分類
石墨
電導(dǎo)性好，結(jié)晶度高，具有良好的層狀結(jié)構(gòu)適合Li的脫嵌，容量在300mAh/g以上，充放電效率90%以上，良好的充放電平臺
軟碳
結(jié)晶度低，晶粒尺寸小，與電解液相容性好，輸出電壓低，無明顯充放電平臺，不可逆容量較高，基本沒商業(yè)化
硬碳
Li嵌入不會引起膨脹，又良好的充放電循環(huán)性能，較高的比容量，可達(dá)到400mAh/g以上，并且低溫性能好，是理想的電動汽車電池負(fù)極材料，日本已經(jīng)商業(yè)化
鈦酸鋰
“零應(yīng)變”材料，電位較高不會形成鋰枝晶，目前研究較熱，但由于脹氣問題至今未得到大規(guī)模應(yīng)用
硅基
超高的比容量，但由于粉化問題，無法真正使用，仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段
05
聚合物鋰電池
聚合物鋰電池所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰都是相同的，電池的工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同, 鋰電池使用的是液體電解質(zhì), 而聚合物鋰電池則以固體聚合物電解質(zhì)來代替, 這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分采用聚合物膠體電解質(zhì)。
聚合物鋰電池可分為三類：
1、固體聚合物電解質(zhì)鋰電池。電解質(zhì)為聚合物與鹽的混合物，這種電池在常溫下的離子電導(dǎo)率低，適于高溫使用。
2、 凝膠聚合物電解質(zhì)鋰電池。即在固體聚合物電解質(zhì)中加入增塑劑等添加劑，從而提高離子電導(dǎo)率，使電池可在常溫下使用。
3、 聚合物正極材料的鋰電池。采用導(dǎo)電聚合物作為正極材料，其能量是現(xiàn)有鋰電池的3倍，是最新一代的鋰電池。由于用固體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì),與液態(tài)鋰電池相比，聚合物鋰電池具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點(diǎn)，也不會產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，因此可以用鋁塑復(fù)合薄膜制造電池外殼，從而可以提高整個電池的容量；聚合物鋰電池還可以采用高分子作正極材料，其質(zhì)量比能量將會比目前的液態(tài)鋰電池提高50％以上。此外,聚合物鋰電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比鋰電池有所提高。
鋰聚合物電池優(yōu)點(diǎn)：
1、安全性能好
聚合物鋰電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑軟包裝，有別于液態(tài)電芯的金屬外殼，一旦發(fā)生安全隱患，液態(tài)電芯容易爆炸，而聚合物電芯最多只會氣鼓。
2、厚度小，能做得更薄
普通液態(tài)鋰電采用先定制外殼，后塞正負(fù)極村料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技術(shù)瓶頸，聚合物電芯則不存在這一問題，厚度可做到1mm以下，符合時下手機(jī)需求方向。
3、重量輕
聚合物電池重量較同等容量規(guī)格的鋼殼鋰電輕40%，較鋁殼電池輕20%。
4、容量大
聚合物電池較同等尺寸規(guī)格的鋼殼電池容量高10～15%，較鋁殼電池高5～10%，成為彩屏手機(jī)及彩信手機(jī)的首選，現(xiàn)在市面上新出的彩屏和彩信手機(jī)也大多采用聚合物電芯。
5、內(nèi)阻小
聚合物電芯的內(nèi)阻較一般液態(tài)電芯小，目前國產(chǎn)聚合物電芯的內(nèi)阻甚至可以做到35mΩ以下，極大的減低了電池的自耗電，延長手機(jī)的待機(jī)時間，完全可以達(dá)到與國際接軌的水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想選擇，成為最有希望替代鎳氫電池的產(chǎn)品。
6、形狀可定制
聚合物電池可根據(jù)客戶的需求增加或減少電芯厚度，開發(fā)新的電芯型號，價格便宜，開模周期短，有的甚至可以根據(jù)手機(jī)形狀量身定做，以充分利用電池外殼空間，提升電池容量。
7、放電特性佳
聚合物電池采用膠體電解質(zhì)，相比液態(tài)電解質(zhì)，膠體電解質(zhì)具有平穩(wěn)的放電特性和更高的放電平臺。
8、保護(hù)板設(shè)計簡單
由于采用聚合物材料，電芯不起火、不爆炸，電芯本身具有足夠的安全性，因此聚合物電池的保護(hù)線路設(shè)計可考慮省略PTC和保險絲，從而節(jié)約電池成本。聚合物鋰電池在安全性、體積、重量、容量、放電性能方面均具有極大優(yōu)勢。
06
磷酸鐵鋰電池
從正負(fù)極材料鋰電池還分為：鈷酸鋰(LiCoO2)電池、錳酸鋰（LiMn2O4），磷酸鐵鋰電池
Sony公司推出的第一塊鋰電池中，正極材料是鈷酸鋰，負(fù)極材料為碳。其中，決定電池的可充電最大容量及開路電壓的主要是正極材料。
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。鋰電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰電池使用的正極材料，而其它正極材料由于多種原因，目前在市場上還沒有大量生產(chǎn)。磷酸鐵鋰也是其中一種鋰電池。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。磷酸鐵鋰電池是用來做鋰二次電池的, 現(xiàn)在主要方向是動力電池，相對NI-MH,Ni-Cd電池有很大優(yōu)勢。
磷酸鐵鋰電池的特性
1、超長壽命
長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，而磷酸鐵鋰動力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電（5小時率）使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護(hù)維護(hù)又半年”，最多也就1—1.5年時間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達(dá)到７－８年。綜合考慮，性能價格比將為鉛酸電池的4倍以上。
2、使用安全
磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強(qiáng)烈的碰撞下會產(chǎn)生爆炸對消費(fèi)者的生命安全構(gòu)成威脅，而磷酸鐵鋰以經(jīng)過嚴(yán)格的安全測試即使在最惡劣的交通事故中也不會產(chǎn)生爆炸。
可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動電流可達(dá)2C,而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。
3、耐高溫
磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃—500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣（-20C--＋75C），有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃—500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
4、容量
具有比普通電池（鉛酸等）更大的容量?？沙潆姵卦诮?jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象，電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無須先放完再充電。
同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3重量是鉛酸電池的1/3。 該電池不含任何重金屬與稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無毒（SGS認(rèn)證通過），無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對的綠色環(huán)保電池證。
5、無記憶效應(yīng)
鋰動力電池的性能主要取決于正負(fù)極材料，磷酸鐵鋰作為鋰電池材料是近幾年才出現(xiàn)的事，國內(nèi)開發(fā)出大容量磷酸鐵鋰電池是2005年7月。其安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動力電池最重要的技術(shù)指標(biāo)。1C充放循環(huán)壽命達(dá)2000次。單節(jié)電池過充電壓30V不燃燒，穿刺不爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰電池更易串聯(lián)使用。以滿足電動車頻繁充放電的需要。具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，是新一代鋰電池的理想正極材料。
鋰電池的正極為磷酸鐵鋰材料。這種新材料不是以往的鋰電池正極材LiCoO2；LiMn2O4；LiNiMO2。其安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動力電池最重要的技術(shù)指標(biāo)。1C充放循環(huán)壽命達(dá)2000次。單節(jié)電池過充電壓30V不燃燒，不爆炸。穿刺不爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰電池更易并串聯(lián)使用。
磷酸鐵鋰電池也有其缺點(diǎn)：例如磷酸鐵鋰正極材料的振實(shí)密度較小，等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰電池，因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢。
在后工業(yè)時代，汽車普及的速度大大超過了我們的想象，在帶來高效方便的同時，大量尾氣的排放，也給環(huán)境增添了很大壓力，而隨著石油價格飛漲、二氧化碳排放帶來溫室效應(yīng)等問題的凸顯，更是迫切需要尋找替代傳統(tǒng)能源的新型能源。液態(tài)氫、燃料電池等都是好的選擇，但是存在價格高、技術(shù)不成熟等問題，普通鉛酸電池使用成本相對較低，但重量重，能量密度低，使用壽命短，還存在潛在的重金屬污染等問題。
