聚合物鋰離子電池原理

鋰離子電池目前有液態(tài)鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)兩類(lèi)。其中，液態(tài)鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，負(fù)極采用鋰碳層間化合物L(fēng)ixC6。

聚合物鋰離子電池的原理與液態(tài)鋰相同，重要差別是電解液與液態(tài)鋰不同。電池重要的構(gòu)造包括有正極、負(fù)極與電解質(zhì)三項(xiàng)要素。所謂的聚合物鋰離子電池是說(shuō)在這三種重要構(gòu)造中至少有一項(xiàng)或一項(xiàng)以上使用高分子材料做為重要的電池系統(tǒng)。而在目前所開(kāi)發(fā)的聚合物鋰離子電池系統(tǒng)中，高分子材料重要是被應(yīng)用于正極及電解質(zhì)。

正極材料包括導(dǎo)電高分子聚合物或一般鋰離子電池所采用的無(wú)機(jī)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(jī)電解液，一般鋰離子技術(shù)使用液體或膠體電解液，因此要堅(jiān)固的二次包裝來(lái)容納可燃的活性成分，這就新增了重量，另外也限制了尺寸的靈活性。

聚合物鋰離子電池優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1.單體電池的工作電壓高達(dá)3.6v~3.8v遠(yuǎn)高于鎳氫和鎳鎘電池的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(zhǎng)時(shí)間后其容量損失也很小。

4.壽命長(zhǎng)，正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上。

5.沒(méi)有記憶效應(yīng)，在充電前不必將剩余電量放空，使用方便。

6.安全性能好

聚合物鋰離子電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑軟包裝，有別于液態(tài)電芯的金屬外殼，一旦發(fā)生安全隱患，液態(tài)電芯容易爆炸，而聚合物電芯最多只會(huì)氣鼓。

7.厚度小，能做得更薄

超薄，電池能夠組裝進(jìn)信用卡中。普通液態(tài)鋰電采用先定制外殼，后塞正負(fù)極材料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技術(shù)瓶頸，聚合物電芯則不存在這一問(wèn)題，厚度可做到1mm以下，符合時(shí)下手機(jī)需求方向。

8.重量輕

采用聚合物電解質(zhì)的電池?zé)o需金屬殼來(lái)作為保護(hù)外包裝。聚合物電池重量較同等容量規(guī)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(guī)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(jī)及彩信手機(jī)的首選，現(xiàn)在市面上新出的彩屏和彩信手機(jī)也大多采用聚合物電芯。

10.內(nèi)阻小

聚合物電芯的內(nèi)阻較一般液態(tài)電芯小，目前國(guó)產(chǎn)聚合物電芯的內(nèi)阻甚至可以做到35m以下，極大的減低了電池的自耗電，延長(zhǎng)手機(jī)的待機(jī)時(shí)間，完全可以達(dá)到與國(guó)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(chǎn)品。

11.形狀可定制

制造商不用局限于標(biāo)準(zhǔn)外形，能夠經(jīng)濟(jì)地做成合適的大小。聚合物電池可根據(jù)客戶(hù)的需求新增或減少電芯厚度，開(kāi)發(fā)新的電芯型號(hào)，價(jià)格便宜，開(kāi)模周期短，有的甚至可以根據(jù)手機(jī)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

聚合物電池采用膠體電解質(zhì)，相比液態(tài)電解質(zhì)，膠體電解質(zhì)具有平穩(wěn)的放電特性和更高的放電平臺(tái)。

13.保護(hù)板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單

由于采用聚合物材料，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(hù)線路設(shè)計(jì)可考慮省略PTC和保險(xiǎn)絲，從而節(jié)約電池成本。

缺點(diǎn)：

1.電池成本高，電解質(zhì)體系提純困難。

2.要保護(hù)線路控制，過(guò)充或者過(guò)放都會(huì)使電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的可逆性遭到破壞，從而嚴(yán)重影響電池的壽命。

聚合物鋰離子電池技術(shù)的進(jìn)步及其在新興關(guān)鍵市場(chǎng)(電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域)的應(yīng)用在全球掀起了研發(fā)熱潮，聚合物鋰離子電池必將在電動(dòng)汽車(chē)和新能源領(lǐng)域發(fā)揮重要用途。目前電動(dòng)汽車(chē)廣泛使用的鋰離子電池是磷酸鐵鋰離子電池，具有良好的熱穩(wěn)定性和安全性，價(jià)格相對(duì)較低。這些因素使磷酸鐵鋰離子電池成為小型電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力鋰電池的首選。但是，在鋰離子電池中，磷酸鋰離子電池的比能、比功率、工作電壓都相對(duì)較低，而鈷酸鋰、錳酸鋰離子電池在大型純電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用中更具優(yōu)勢(shì)。