鋰離子和鋰聚合物電池同為鋰電池到底都有哪些區(qū)別呢?鋰聚合物電池是否真的要優(yōu)于鋰離子電池呢?
在我們挑選移動(dòng)電源時(shí),經(jīng)常會(huì)在產(chǎn)品的外包裝或者宣傳手冊(cè)上看到鋰離子和鋰聚合物兩種不同的電芯類型,那么同為鋰電池的它們,到底都有哪些區(qū)別呢?對(duì)于一些消費(fèi)者來(lái)說(shuō),鋰聚合物電池是否真的要優(yōu)于鋰離子電池呢?
首先,從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),鋰聚合物電池的全稱應(yīng)為鋰離子聚合物電池,這樣看來(lái),鋰聚合物電池其實(shí)也是鋰離子電池的一種。只是兩者最大的區(qū)別就是其內(nèi)部所使用的電解質(zhì)不同,鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì), 而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來(lái)代替, 這種聚合物可以是固態(tài)的,也可以是半固態(tài)(膠狀)的。
其次,從外觀上來(lái)說(shuō),目前市面上所售的多數(shù)移動(dòng)電源都是使用圓柱形(即18650)的鋰離子電池或者塊狀的鋰聚合物兩種電池。所以在我們挑選移動(dòng)電源時(shí),如果產(chǎn)品外包裝沒(méi)有特別注明所使用的電芯類型,那么就可以簡(jiǎn)單的通過(guò)產(chǎn)品本身的厚度來(lái)對(duì)其內(nèi)部所使用電池的類型進(jìn)行一個(gè)大致的了解。
性價(jià)比出色的鋰離子電芯
是鋰電池的改進(jìn)型產(chǎn)品,由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫?,所以早期的鋰電池在使用時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)燃燒等情況。為了抑制鋰金屬活潑的化學(xué)特性,人們通過(guò)在鋰電池的正極材料中加入鈷、錳等其他金屬材料,極大的增強(qiáng)了早期鋰電池的安全系數(shù)。
鋰離子電池的充電和放電可以通過(guò)嵌入和脫嵌兩個(gè)過(guò)程來(lái)完成,在放電時(shí),鋰離子從正極材料中移出至電解液,再像水進(jìn)入海綿一樣的進(jìn)入到負(fù)極材料,這個(gè)過(guò)程被稱為脫嵌。而在充電狀態(tài)下這個(gè)過(guò)程則相反,稱之為入嵌。上圖中左為鋰電池的入嵌過(guò)程,右為脫嵌過(guò)程。
可以說(shuō)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,鋰離子電池的技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)非常成熟,大批量的生產(chǎn)已經(jīng)讓其制造成本非常低廉。所以鋰離子電池在價(jià)格上要比鋰聚合物電池更具優(yōu)勢(shì)。這也就是為什么目前多數(shù)筆記本電腦等設(shè)備中都會(huì)采用這種電芯。
由于使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子在過(guò)充(過(guò)度充電)的情況下,會(huì)使其內(nèi)部壓力驟增,所以為了避免密封的金屬外殼發(fā)生爆炸的情況,通常這種18650電池都會(huì)在頂部配有一個(gè)安全閥,當(dāng)電池內(nèi)部壓力過(guò)大時(shí),其頂部安全閥會(huì)自動(dòng)彈出,以起到減壓的作用。但是,當(dāng)安全閥彈出之后,電池內(nèi)部泄露出的鋰離子由于和空氣中的氧氣所接觸,仍然會(huì)出現(xiàn)起火的情況。
所以,對(duì)于使用這種鋰離子電芯的電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō),在其內(nèi)部充、放電保護(hù)IC上有著非常高的要求。不過(guò)憑借鋰離子電池的多年發(fā)展來(lái)看,無(wú)論是電池本身的設(shè)計(jì)還是各種保護(hù)IC的技術(shù)水平都已經(jīng)非常成熟,只要在日常使用時(shí)我們能夠做到正確的使用以及避免電池被硬物刺穿的現(xiàn)象,18650電芯還是非常安全的,否則市面上絕大多數(shù)筆記本也不會(huì)使用這種電池的。
能量密度更高的鋰聚合物電芯
相比使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池來(lái)說(shuō),使用固體聚合物電解質(zhì)的鋰聚合物電池在形狀上具有超薄化的特點(diǎn),理論最小厚度可達(dá)0.5mm,以及任意形狀化和任意面積化等特點(diǎn)。大大提高了電池造型靈活性的特點(diǎn),從而可以更好的做成任何形狀和容量的新一代鋰電池。
另外,使用固體聚合物電解質(zhì)的鋰聚合物電池相比普通的鋰離子電池來(lái)說(shuō),有著更高的能量密度,也就是說(shuō)在相同體積的前提下,鋰聚合物電池有著更輕的重量和更高的容量等優(yōu)點(diǎn)。
如果從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),鋰聚合物電池由于在正極、負(fù)極和電解質(zhì)以及工作原理都和使用液態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池相同,唯一的區(qū)別只是隔膜和包裝材料上的不同,因此,從根本上來(lái)說(shuō),鋰聚合物電池也是鋰離子電池的一種。
所以,對(duì)于各種封裝形式不同的鋰離子電池,具有以下的特征:
★鋼殼鋰離子電池:
常見(jiàn)的為使用鋼殼的18650電池,具有較高的安全系數(shù),生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟,并且價(jià)格相比聚合物電池來(lái)說(shuō)更加便宜,占有大部分鋰電池市場(chǎng)份額,在筆記本電腦電池中最為常見(jiàn)。
★軟包鋰離子電池(聚合物電池):
具有更高的能量密度、更好的安全性能表現(xiàn)以及任意形狀等特點(diǎn),成為目前多數(shù)主流數(shù)碼產(chǎn)品的首選電芯,不過(guò)相對(duì)于鋼殼鋰離子電池來(lái)說(shuō),價(jià)格仍然偏高。
總結(jié):其實(shí)無(wú)論是鋼殼鋰離子電池還是軟包鋰離子電池,在安全性能上的表現(xiàn)都是非常出色的,畢竟目前鋰離子電池的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟,只要在日常使用時(shí)避免高溫、短路、過(guò)充、刺穿等情況的出現(xiàn),都能夠避免我們所說(shuō)的“爆炸”、起火等意外情況的出現(xiàn)。而對(duì)于我們常說(shuō)的鋰離子電池和鋰聚合物電池來(lái)說(shuō),兩者都有著其各自的優(yōu)缺點(diǎn),如果你更加偏向于產(chǎn)品的性價(jià)比,就選擇18650電池,如果更加偏向于移動(dòng)電源的外觀和體積,那么價(jià)格稍貴的鋰聚合物電芯才是首選。
鎳氫電池
鎳氫電池是有氫離子和金屬鎳合成,電量?jī)?chǔ)備比鎳鎘電池多30%,比鎳鎘電池更輕,使用壽命也更長(zhǎng),并且對(duì)環(huán)境無(wú)污染,無(wú)記憶效應(yīng)。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格鎳鎘電池要貴好多,性能比鋰電池要差。
鋰離子電池
以鋰離子電池為材料的一種高能量密度電池。鋰離子電池還是一種智能電池,它可以與專用原裝智能充電器配合,達(dá)到最短的充電時(shí)間、最大的壽命周期及最大的容量。鋰離子電池是目前性能最好的電池。與同樣大小的鎳鎘電池、鎳氫電池相比,電量?jī)?chǔ)備最大,重量最輕、壽命最長(zhǎng)、充電時(shí)間最短,無(wú)記憶效應(yīng)。
可充電電池主要有鉛酸蓄電池和堿性蓄電池兩種。目前使用的鎳鎘(NiCd)、鎳氫(NiMH)和鋰離子(Li-Ion)電池都是堿性電池。
鎳氫電池NiMH電池正極板材料為NiOOH,負(fù)極板材料為吸氫合金。電解液通常用30%的KOH水溶液,并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔維尼綸無(wú)紡布或尼龍無(wú)紡布等。NiMH電池有圓柱形和方形兩種。
NiMH電池具有較好的低溫放電特性,即使在-20℃環(huán)境溫度下,采用大電流(以1C放電速率)放電,放出的電量也能達(dá)到標(biāo)稱容量的85%以上。但是,NiMH電池在高溫(+40℃以上)時(shí),蓄電容量將下降5~10%。這種由于自放電(溫度越高,自放電率越大)而引起的容量損失是可逆的,幾次充放電循環(huán)就能恢復(fù)到最大容量。NiMH電池的開(kāi)路電壓為1.2V,與NiCd電池相同。
NiCd/NiMH電池的充電過(guò)程非常相似,都要求恒流充電。兩者的差別主要在快速充電的終止檢測(cè)方法上,以防止電池過(guò)充電。充電器對(duì)電池進(jìn)行恒流充電,同時(shí)檢測(cè)電池的電壓和其它參數(shù)。當(dāng)電池電壓緩慢上升達(dá)到一個(gè)峰值,對(duì)NiMH電池快速充電終止,而NiCd電池則當(dāng)電池電壓第一次下降了一個(gè)-△V時(shí)終止快速充電。為避免損壞電池,電池溫度過(guò)低時(shí)不能開(kāi)始快速充電,電池溫度Tmin低于10℃時(shí),應(yīng)轉(zhuǎn)入涓流充電方式。而電池溫度一旦達(dá)到規(guī)定數(shù)值后,必須立即停止充電。
鎳鎘電池
鎳鎘電池NiCd電池正極板上的活性物質(zhì)由氧化鎳粉和石墨粉組成,石墨不參加化學(xué)反應(yīng),其主要作用是增強(qiáng)導(dǎo)電性。負(fù)極板上的活性物質(zhì)由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成,氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴(kuò)散性,防止結(jié)塊,并增加極板的容量?;钚晕镔|(zhì)分別包在穿孔鋼帶中,加壓成型后即成為電池的正負(fù)極板。極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開(kāi)。電解液通常用氫氧化鉀溶液。與其它電池相比,NiCd電池的自放電率(即電池不使用時(shí)失去電荷的速率)適中。NiCd電池在使用過(guò)程中,如果放電不完全就又充電,下次再放電時(shí),就不能放出全部電量。比如,放出80%電量后再充足電,該電池只能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應(yīng)。當(dāng)然,幾次完整的放電/充電循環(huán)將使NiCd電池恢復(fù)正常工作。由于NiCd電池的記憶效應(yīng),若未完全放電,應(yīng)在充電前將每節(jié)電池放電至1V以下。
















