鋰聚合物電池

鋰聚合物電池

鋰聚合物電池(Li-polymer),又稱高分子鋰電池,相對以前的電池,具有能量高、小型化、輕量化,以及高安全性和低成本等多種明顯優勢,是一種新型電池。在形狀上,鋰聚合物電池具有超薄化特徵,可以配合一些產品的需要,製作成不同形狀與容量的電池。該類電池理論上的最小厚度可達0.5mm。

基本信息

特點

電池電池
相對於鋰離子電池,鋰聚合物電池的特點如下:
改善電池漏液的問題,但並沒有徹底改善。
可製成薄型電池:以3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。
電池可設計成多種形狀。
可製成單顆高電壓:液態電解質的電池僅能以數顆電池串聯得到高電壓,而高分子電池由於本身無液體,可在單顆內做成多層組合來達到高電壓。
放電量理論上高出同樣大小的鋰離子電池10%。

安全性

所有的鋰離子電池,無論是以前的,還是最近這些年的,包括:聚合物鋰離子電池,磷酸鋰鐵電池等等,都非常害怕電池內部短路、電池外部短路、過充這些情況。

鋰的化學性質非常活躍,很容易燃燒,當電池放電、充電時,電池內部會持續升溫,活化過程中所產生的氣體膨脹,電池內壓加大,壓力達到一定程度,如外殼有傷痕,即會破裂,引起漏液、起火,甚至爆炸。

技術人員為了緩解鋰離子電池的危險,加入了能抑制鋰元素活躍的成份(比如鈷、錳、鐵等等),但這些並不能從本質上改變鋰離子電池的危險性。
所以大家在使用各種鋰離子電池時候,一定要注意安全。

原理

鋰離子電池目前有液態鋰離子電池(LIB)和鋰聚合物電池(PLIB)兩類。其中,液態鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極採用鋰化合物LiCoO2,LiNiO2或LiMn2O4,負極採用鋰—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鋰相同,主要區別是電解液與液態鋰不同。電池主要的構造包括有正極、負極與電解質三項要素。所謂的鋰聚合物電池是說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做為主要的電池系統。而在所開發的鋰聚合物電池系統中,高分子材料主要是被套用於正極及電解質。正極材料包括導電高分子聚合物或一般鋰離子電池所採用的無機化合物,電解質則可以使用固態或膠態高分子電解質,或是有機電解液,一般鋰離子技術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,從而可以配合產品需求,做成一些形狀與容量的電池,為套用設備開發商在電源解決方案上提供了高度的設計靈活性和適應性,以最大化地最佳化其產品性能。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、循環壽命等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。

優點

1.無電池漏液問題,其電池內部不含液態電解液,使用膠態的固體。

2.可製成薄型電池:以3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。

3.電池可設計成多種形狀。

4.電池可彎曲變形:高分子電池最大可彎曲900左右。

5.可製成單顆高電壓:液態電解質的電池僅能以數顆電池串聯得到高電壓,高分子電池由於本身無液體,可在單顆內做成多層組合來達到高電壓。

6.容量將比同樣大小的鋰離子電池高出一倍。

運用

目前鋰聚合物常用於手機電池,數碼psp、mp3、mp4等數碼設備,市場上並有移動電源(充電寶)用的較多,移動電源主要以優諾仕移動電源為主要生產商。

命名方式

鋰離子聚合物電池一般採用6-7位數進行命名,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。鋰離子聚合物電池製作工藝一般採用疊片軟包裝,所以尺寸改變很靈活方便,型號相對多。

與普通鋰離子電池區別

普通鋰離子電池

鋰離子電池俗稱“鋰電”,是目前綜合性能最好的電池體系。鋰離子電池負極是碳素材料,如石墨。正極是含鋰的過渡金屬氧化物,如LiMn2O4。
鋰離子電池的優點:
工作電壓高,鋰離子電池的工作電壓在3.7V,是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓的三倍。
比能量高。鋰離子電池比能量已達140Wh/kg,是鎳鎘電池的3倍,鎳氫電池的1.5倍。
循環壽命長。鋰離子電池循環壽命已達1000次以上,在低放電深度下可達幾萬次,超過了其他幾種二次電池。
自放電小。鋰離子電池月自放電率僅為6-8%,遠低於鎳鎘電池(25~30%)及鎳氫電池(30~40%)。
無記憶效應。可以根據要求隨時充電,而不會降低電池性能。
對環境無污染。鋰離子電池中不存在有害物質,是名副其實的“綠色電池”。

鋰聚合物電池

鋰聚合物電池是更新一代電池,在1999年大批量進入市場。鋰聚合物電池除電解質是固態聚合物、而不是液態電解質外,其餘與鋰離子電池基本相同。
聚合物電解質材料是由溶體組成的普通薄膜,在溶體中主體聚合物如聚乙烯的氧化物作為不移動的溶劑。鋰聚合物電池的優點是可製成任意形狀和比較輕,這是因為它不含重金屬和有保持電解質不外泄的塑膠殼。它們的性能都較好,理想狀態的鋰聚合物電池容量達幾千mA⋅h,且更安全。固態電解質像一個密封凝膠,在充電過程中不會輕易自然解體。
兩種電池的比較
鋰聚合物電池和鋰離子電池技術都能代替Ni-Gd電池。但是價格太高,市場還未完全接受,特別是鋰聚合物技術。Darnell集團公司的分析家Brush認為:聚合物電池不會永遠比鋰離子電池貴,生產情況確實貴了許多,這就推動了鋰離子電池技術的發展。以前用於筆記本電腦的鋰離子電池成本是41.42美元,用於筆記本電腦的聚合物電池成本是60.80美元。
鋰聚合物電池在相同體積下比鋰電池容量大,且完全沒有記憶效應(鋰離子電池還是有記憶效應的,只是比較小而已)。
鋰聚合物電池其實是一種凝膠狀物質,容易做成各種形狀。而且不含有害的重金屬元素,是“綠色電池”。

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