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電池知識

關于聚合物鋰電池和定制鋰電池的對比

來源:寶鄂實業(yè)    2019-03-04 11:01    點擊量:

 定制鋰電池的種類:

 目前市面上所使用的二次電池主要有鎳氫(Ni-MH)與鋰離子(Li-ion)兩種類型。定制鋰電池中已經量產的有液體鋰離子電池(LiB)和聚合物鋰離子電池(LiP)兩種。所以在許多情況下,電池上標注了Li-ion的,一定是鋰離子電池。但不一定就是液體鋰離子電池,也有可能是聚合物鋰離子電池。 鋰離子電池是鋰電池的改進型產品。鋰電池很早以前就有了,但鋰是一種高度活躍(還記得它在元素周期表中的位置嗎?)的金屬,經常會在充電時出現燃燒、爆裂的情況,后來就有了改進型的鋰離子電池,加入了能抑制鋰元素活躍的成份(比如鈷、錳等等),而老的鋰電池也隨之基本上淘汰了。至于如何區(qū)分它們,從電池的標識上就能識別,鋰電池為Li、鋰離子電池為Li-ion。現在,筆記本和手機使用的所謂“鋰電池”,其實都是鋰離子電池。 現代電池的基本構造包括正極、負極與電解質三項要素。作為電池的一種,鋰離子電池同樣具有這三個要素。一般鋰離子技術使用液體或無機膠體電解液,因此需要堅固的外殼來容納可燃的成分,這就增加了電池的重量和成本,也限制了尺寸大小和造型的靈活。一般而言,液體鋰離子二次電池的厚度是6mm,再減少就比較困難。 而所謂聚合物鋰離子電池是在這三種主要構造中至少有一項或一項以上使用高分子材料作為其主要的電池系統。 新一代的聚合物鋰離子電池在聚合物化的程度上已經很高,所以形狀上可做到薄形化、任意面積化和任意形狀化,大大提高了電池造型設計的靈活,從而可以配合產品需求,做成任何形狀與容量的電池。其容量、充放電特性、工作溫度范圍、循環(huán)壽命與環(huán)保性能等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。 目前市面上所銷售的液體鋰離子電池在過度充電的情形下,容易造成破裂因而起火的情形,這是非常危險的,所以加裝保護IC線路以確保電池不會發(fā)生過度充電的情形。而高分子聚合物鋰離子電池方面,這種類型的電池相對液體鋰離子電池而言具有較好的耐充放電特性,因此對外加保護IC線路方面的要求可以適當放寬。此外在充電方面,聚合物鋰離子電池可以利用IC定電流充電,與鋰離子二次電池所采用的CCCV(Constant Currert-Constant Voltage)充電方式所需的時間比較起來,可以縮短許多的等待時間。 
 

聚合物鋰離子電池的特點概述

      根據鋰離子電池所用電解質材料不同,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)別在于電解質的不同, 鋰離子電池使用的是液體電解質, 而聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質來代替, 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。

      聚合物鋰離子電池可分為三類:

(1)固體聚合物電解質鋰離子電池。電解質為聚合物與鹽的混合物,這種電池在常溫下的離子電導率低,適于高溫使用。        

(2)凝膠聚合物電解質鋰離子電池。即在固體聚合物電解質中加入增塑劑等添加劑,從而提高離子電導率,使電池可在常溫下使用。

(3)聚合物正極材料的鋰離子電池。采用導電聚合物作為正極材料,其比是現有鋰離子電池的3倍,是新一代的鋰離子電池。 由于用固體電解質代替了液體電解質,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,也不會產生漏液與燃燒爆炸等問題,因此可以用鋁塑復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,其質量比將會比目前的液態(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。基于以上優(yōu)點,聚合物鋰離子電池被譽為下一代鋰離子電池。

      聚合物鋰離子電池

 

       聚合物鋰離子電池和平常電池的差別在電解質上。在20世紀70年代的設計中,采用了固態(tài)聚合物電解質。這類電解質類似于塑料薄膜,不能導通電子但是可以讓離子交換(能夠充電的原子或者原子團)。聚合物電解質取代了傳統的浸透電解液的多孔隔膜。干態(tài)聚合物電解質的設計允許組裝簡化,提高電池機械強度,并且能夠制造成為超薄的幾何外形。單個電池的厚度可以薄到1mm。設備設計師能夠根據他們的想象力來自由設計電池的形狀和大小。不幸的是,固態(tài)聚合物鋰離子電池受制于其較差的導電性。內阻太高而無法提供當前通信設備所需要的高脈沖電流,無法驅動筆記本電腦的硬盤。加熱電池到60攝氏度,電導率迅速提高,但是這樣的要求不適合在便攜設備上應用。 作為一種折中方式,引入了一些凝膠電解質。優(yōu)勢:

超薄,電池能夠組裝進信用卡中

外形靈活:制造商不用局限于標準外形,能夠經濟地做成合適的大小。

質量輕:采用聚合物電解質的電池無需金屬殼來作為保護外包裝。 過充更穩(wěn)定,電解液泄漏的幾率更低。

局限:

和鋰離子電池相比密度和循環(huán)次數都有下降。

制造昂貴。

沒有標準外形,大多數電池為高容量消費市場而制造。

和定制鋰電池相比,價格、比較高。

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