可以從手機的發(fā)展看聚合物鋰離子電池的發(fā)展趨勢嗎?
根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同,鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池(lithium ion battery, 簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymer lithium ion battery, 簡稱為LIP)兩大類。聚合物鋰離子電池所用的正負極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的,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)。聚合物鋰離子電池可分為三類:
(1)固體聚合物電解質(zhì)鋰離子電池。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)鋰離子電池。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離子電池。采用導(dǎo)電聚合物作為正極材料,其比能量是現(xiàn)有鋰離子電池的3倍,是最新一代的鋰離子電池。由于用固體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì),與液態(tài)鋰離子電池相比,聚合物鋰離子電池具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點,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比容量;聚合物鋰離子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)鋰離子電池提高50%以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比鋰離子電池有所提高?;谝陨蟽?yōu)點,聚合物鋰離子電池被譽為下一代鋰離子電池。
聚合物鋰離子的發(fā)展趨勢展望
聚合物鋰離子電池在全球技術(shù)成熟并商業(yè)化已經(jīng)2年多時間了,雖然銷量在快速增長,但其市場份額尚低于10%,與液態(tài)鋰電90%的市場份額無法相比,大大低于人們的預(yù)期。由于各種原因,目前市場上聚合物的價格普遍要高于液態(tài)鋰電,但是,由于移動電器的競爭模式正在悄悄地發(fā)生變化,特別是聚合物電池給移動電器帶來的設(shè)計價值創(chuàng)新(如4mm厚度以下的優(yōu)越性能、大型規(guī)格電池),聚合物電池正被越來越多的手機、移動DVD等設(shè)計人員所認識,因而聚合物廠商還是信心十足,堅信聚合物的時代一定會到來??梢詮氖謾C的發(fā)展看聚合物鋰離子電池的發(fā)展趨勢。目前手機有以下幾個發(fā)展趨勢:
(1) 手機本身向小型化、超薄化方向發(fā)展,以方便消費者的攜帶;
(2) 手機設(shè)計的個性化,表現(xiàn)在設(shè)計理念已經(jīng)不再是原來方方正正的形狀,不規(guī)則形狀、曲線、弧面設(shè)計造型成為手機設(shè)計美學(xué)化的主流;
(3) 使用彩屏、手機功能的不斷增加。為了使手機小型化,電池減小、減薄是一個最有效的途徑。4mm以下厚度電池有成為薄型手機配置的主流趨勢,從性價比來講,這是聚合物的特長。不規(guī)則形狀、曲線、弧面設(shè)計造型的手機給電池留下的有效空間變成了不規(guī)則形狀。液態(tài)的長方型不能有效利用空間,容量較低,而疊片式聚合物可以將這種不規(guī)則空間最有效地利用起來,使容量放大。最近TCL金能公司推出的圓弧型電池、梯形電池、背包電池能使手機比使用相應(yīng)規(guī)格的液態(tài)電池容量增加50%以上。手機功能越來越多,導(dǎo)致耗電越來越多。要求電池容量相應(yīng)地增加。在不增加電池厚度的情況下,聚合電池是有明顯優(yōu)勢的。與此相似,筆記本電腦、藍牙耳機、小靈通手機、移動DVD等電器都在向移動、便攜化方向發(fā)展,都配上了液晶顯示,而且功能在不斷增多,液晶屏幕在不斷增大。這些都給聚合物鋰離子電池提供了無限的商機。
鋰電池是20世紀90年代開發(fā)成功的新型綠色二次電池,近十幾年來發(fā)展迅猛,在小型二次電池市場中占據(jù)了最大的市場份額,已成為化學(xué)電源應(yīng)用領(lǐng)域中最具競爭力的電池。相對于鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等二次電池,鋰電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率小、無記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等突出優(yōu)勢。鋰電池隨著技術(shù)的不斷進步已經(jīng)在人們的生活中得到了廣泛的應(yīng)用,如便攜式電子產(chǎn)品、新能源交通工具及儲能等領(lǐng)域。
鋰電池在便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域,如筆記本電腦、手機、數(shù)碼相機和數(shù)碼攝像機等產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用,其中在筆記本電腦和手機中的使用量最大。2008年以來的金融危機對全球電子產(chǎn)品的消費帶來了一定的影響。但是隨著各國經(jīng)濟刺激政策逐步顯效,筆記本電腦、手機等便攜式電子產(chǎn)品的銷售保持了良好的勢頭,2009年全球筆記本電腦的銷售量仍較2008年增長了18.71%,呈現(xiàn)了快速增長的趨勢,其中主要廠商的增長率將達到14.67%。
同時,隨著3G、下一代互聯(lián)網(wǎng)等新的信息技術(shù)的應(yīng)用和普及,便攜式電子產(chǎn)品的市場將維持長期繁榮的態(tài)勢。例如,在中國市場上,2008年3G手機產(chǎn)銷量增長快速,全年共銷售6,637萬部,同比增長90%。近期美國蘋果電腦公司推出了新的便攜式平板電腦產(chǎn)品iPAD,立即在全球信息電子業(yè)界掀起了新的熱潮,平板電腦被視為下一個新的電子產(chǎn)品王者。諸如此類,3G手機、iPAD等產(chǎn)品功能多樣化和待機需求也對鋰電池的容量、安全性能和循環(huán)性能等方面提出了更高的要求,同時也給適用于高容量鋰電池的正極材料創(chuàng)造了更大的增長空間。
鋰電池更具備想象空間的應(yīng)用在于電動汽車領(lǐng)域。全球性的石油資源緊缺與氣候環(huán)境不斷惡化使現(xiàn)代人類社會的發(fā)展面臨著嚴峻挑戰(zhàn),發(fā)展節(jié)約能源與無廢物排放的新能源汽車已受到各國政府的高度重視。全球主要汽車廠家未來電動汽車的產(chǎn)銷量數(shù)據(jù)顯示:在2009年之前鋰電池電動汽車的份額較小,電動汽車主要采用鎳氫電池作為動力源(600405);從2010年開始,汽車制造商開始大幅提高鋰電池作為動力源的比例,2010-2013年為鋰電池電動汽車的快速成長期,并于2013年達到226萬輛,年均復(fù)合增長率為124.78%,2013-2018年將進入穩(wěn)步發(fā)展階段,2018年達到近600萬輛,年均復(fù)合增長率為20.90%。
鋰電池在能源儲備領(lǐng)域也有重要應(yīng)用,首先可以解決電網(wǎng)用電的峰谷調(diào)節(jié)難題。其次,清潔能源中如風(fēng)能、太陽能、潮汐能等都是間斷性的能源,鋰電儲能設(shè)備配合上述清潔能源的使用,在發(fā)電時儲能,在間斷期間釋放能量,能有效地緩解我國能源緊缺的現(xiàn)狀。












