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聚合物鋰離子電池

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根據鋰離子電池所用電解質材料的不同,鋰離子電池分為液態鋰離子電池(Liquified Lithium-Ion Battery,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(Polymer Lithium-Ion Battery, 簡稱為PLB)。聚合物鋰離子電池所用的正負極材料與液態鋰離子都是相同的,正極材料分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材料,負極為石墨,電池工作原理也基本一致。它們的主要區別在於電解質的不同, 液態鋰離子電池使用液體電解質, 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」的,也可以是「膠態」的,目前大部分採用聚合物膠體電解質。

1分類

凝膠
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。
優點
1. 單體電池的工作電壓高達3.6v~3.8v 遠高於鎳氫和鎳鎘電池的1.2V 電壓。
2. 容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5~2.5 倍,或者更高。
3. 自放電小,在放置很長時間后其容量損失也很小。
4. 壽命長,正常使用其循環壽命可達到500 次以上。
5. 沒有記憶效應,在充電前不必將剩餘電量放空,使用方便。
6.安全性能好
聚合物鋰電池在結構上採用鋁塑軟包裝,有別於液態電芯的金屬外殼,一旦發生安全隱患,液態電芯容易爆炸,而聚合物電芯最多只會氣鼓。
7.厚度小,能做得更薄
超薄,電池能夠組裝進信用卡中。普通液態鋰電採用先定製外殼,后塞正負極村料的方法,厚度做到3.6mm以下存在技術瓶頸,聚合物電芯則不存在這一問題,厚度可做到1mm以下,符合時下手機需求方向。
8.重量輕
採用聚合物電解質的電池無需金屬殼來作為保護外包裝。聚合物電池重量較同等容量規格的鋼殼鋰電輕40%,較鋁殼電池輕20%。
9.容量大
聚合物電池較同等尺寸規格的鋼殼電池容量高10~15%,較鋁殼電池高5~10%,成為彩屏手機及彩信手機的首選,現在市面上新出的彩屏和彩信手機也大多採用聚合物電芯。
10.內阻小
聚合物電芯的內阻較一般液態電芯小,目前國產聚合物電芯的內阻甚至可以做到35mΩ以下,極大的減低了電池的自耗電,延長手機的待機時間,完全可以達到與國際接軌的水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想選擇,成為最有希望替代鎳氫電池的產品。
11.形狀可定製
製造商不用局限於標準外形,能夠經濟地做成合適的大小。聚合物電池可根據客戶的需求增加或減少電芯厚度,開發新的電芯型號,價格便宜,開模周期短,有的甚至可以根據手機形狀量身定做,以充分利用電池外殼空間,提升電池容量。
12.放電特性佳
聚合物電池採用膠體電解質,相比液態電解質,膠體電解質具有平穩的放電特性和更高的放電平台。
13.保護板設計簡單
由於採用聚合物材料,電芯不起火、不爆炸,電芯本身具有足夠的安全性,因此聚合物電池的保護線路設計可考慮省略PTC和保險絲,從而節約電池成本。

缺點

1. 電池成本高,電解質體系提純困難。
2. 需要保護線路控制,過充或者過放都會使電池內部化學物質的可逆性遭到破壞,從而嚴重影響電池的壽命。

2性能研究

對均聚物聚偏氟乙烯(PVdF)、偏氟乙烯與六氟丙烯的二元共聚物(PVdF-HFP)分別作為聚合物鋰離子電池骨架材料的性能進行了對比研究。研究結果表明,採用適當的技術手段,可使PVdF作為聚合物鋰離子電池的骨架材料獲得比PVdF-HFP共聚物更為優良的性能。
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