鋰聚合物電池是怎么構(gòu)造的?它的使用原理是什么?
來源:未知
2019-03-06 11:32
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原理
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鋰離子電池目前有液態(tài)鋰離子電池(LIB)和鋰聚合物電池(PLIB)兩類。其中,液態(tài)鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極采用鋰化合物LiCoO2,LiNiO2或LiMn2O4,負極采用鋰—碳層間化合物LixC6,典型的電池體系為:
(-) C | LiPF6—EC+DEC | LiCoO2 (+)
正極反應:LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi++xe-
負極反應:6C+xLi++xe-=LixC6
電池總反應:LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6
鋰聚合物電池的原理與液態(tài)鋰相同,主要區(qū)別是電解液與液態(tài)鋰不同。電池主要的構(gòu)造包括有正極、負極與電解質(zhì)三項要素。所謂的鋰聚合物電池是說在這三種主要構(gòu)造中至少有一項或一項以上使用高分子材料做為主要的電池系統(tǒng)。而在所開發(fā)的鋰聚合物電池系統(tǒng)中,高分子材料主要是被應用于正極及電解質(zhì)。正極材料包括導電高分子聚合物或一般鋰離子電池所采用的無機化合物,電解質(zhì)則可以使用固態(tài)或膠態(tài)高分子電解質(zhì),或是有機電解液,一般鋰離子技術(shù)使用液體或膠體電解液,因此需要堅固的二次包裝來容納可燃的活性成分,這就增加了重量,另外也限制了尺寸的靈活性。
新一代的鋰聚合物電池在形狀上,理論上可做到,形狀多樣化,提高了電池造型設計的靈活性,從而可以配合產(chǎn)品需求,做成一些形狀與容量的電池,為應用設備開發(fā)商在電源解決方案上提供了高度的設計靈活性和適應性,以最大化地優(yōu)化其產(chǎn)品性能。同時,鋰聚合物電池的單位能量比一般鋰離子電池提高了10%。其容量、循環(huán)壽命等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。
構(gòu)造
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由美國3M公司和加拿大Hgdro-Quebec公司共同開發(fā)一種固態(tài)免維護鋰聚合物電池,鋰電池的電極用氧化釩(VOx)及石墨制成,電解質(zhì)為Li(CFSO2)2N。鋰聚合物電池的結(jié)構(gòu)比較特殊,是由五層薄膜組成。第一層用金屬箔作集電極,第二層為負極,第三層是固體電解質(zhì),第四層用銼箔作為正極,第五層為絕緣層,五層疊起來的總厚度為0.lmm。這種鋰聚合物電池的工作溫度為60-100度,為防止電池瞬間輸出大電流時而引起過熱,該鋰聚合物電池有一個嚴格的熱管理系統(tǒng),來控制其正常工作溫度。這種鋰聚合物電池主要的優(yōu)點是消除了液體電解質(zhì),可以避免在電池出現(xiàn)故障時,電解質(zhì)溢出而造成的污染。
技術(shù)性能
1997年,美國3M公司和加拿大Hgdro-伽ebec公司共同開發(fā)的鋰聚合物蓄電池的技術(shù)性能見表7-26.
以上的鋰聚合物電池電解質(zhì)是柔性固體聚合物,金屬銼箔密封在電池中,而且在180℃的高溫條件下仍然能夠正常進行工作。這種鋰離子電池的樣品經(jīng)過碰撞試驗證明是安全的。多個鋰聚合物電池串聯(lián)時要防止過充電和過放電,鋰聚合物電池快速充電性能還需進一步解決。 [2]
鋰聚合物電池按電解質(zhì)可分為三類: (1)凝膠聚合物電 解質(zhì)[11]鋰離子電池,它是在固體聚合物電解質(zhì)中加入添加劑提 高離子電導率,使電池可在常溫下使用;(2)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,在常溫下的離子 電導率低,適于高溫使用;(3)復合凝膠聚合物正極材料的鋰離 子電池,導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。
命名方式
鋰離子聚合物電池一般采用6-7位數(shù)進行命名,分別表示厚/寬/高,如PL6567100表示厚度為6.5mm,寬度為67mm,高度為100mm的鋰離子聚合物電池,其中PL表示該電池屬聚合物類別。鋰離子聚合物電池制作工藝一般采用疊片軟包裝,所以尺寸改變很靈活方便,型號相對多。

















