锂聚合物电池的作业原理是什么?
现在就讲讲聚合物锂离子电池。
在讲之前,先纠正我们简单发生的一个大大的误区!!!
许多人叫得比较顺口,“锂聚合物电池”“固态锂离子电池”:donno其实真实规范的法定学名,应该叫成“聚合物锂离子电池”。:o
更大更大的误区,是我们认为镍镉、镍氢、锂离子、聚合物锂离子电池是四种不同的品种的电池,其实十分十分的否则,锂离子电池和聚合物锂离子电池之间的联系在这里应该得到弄清一下。
所谓“聚合物锂离子电池”,其实是锂离子电池各种子系列产品中的一种,实际上它的首要部件:正极、负极和电解质以及作业原理都和运用液体电解质的锂离子电池相同,仅仅隔阂和包装资料不同,因而,归根结底它实质上,便是一种锂离子电池!:
聚合物锂离子(Lithium ion polymer)电池,具有更高能量密度、小型化、薄型化、轻量化、高安全性、长循环寿数与低本钱的新式电池。因而,在未来2~3年内,聚合物锂电池代替锂离子电池商场的比例将达50%。榜首 原理篇
锂离子电池现在有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)两类。其间,液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极选用锂化合物LiCoO2,LiNiO2或LiMn2O4,负极选用锂—碳层间化合物LixC6,典型的电池体系为:
(-) C | LiPF6—EC+DEC | LiCoO2 (+)
正极反响:LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi++xe- ———– (2.1)
负极反响:6C+xLi++xe-=LixC6 ———– (2.2)
电池总反响:LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6 ———– (2.3)
聚合物锂离子电池的原理与液态锂相同,首要差异是电解液与液态锂不同。电池首要的结构包含有正极、负极与电解质三项要素。所谓的聚合物锂离子电池是说在这三种首要结构中至少有一项或一项以上运用高分子资料做为首要的电池体系。而在现在所开发的聚合物锂离子电池体系中,高分子资料首要是被运用于正极及电解质。正极资料包含导电高分子聚合物或一般锂离子电池所选用的无机化合物,电解质则可以运用固态或胶态高分子电解质,或是有机电解液,一般锂离子技能运用液体或胶体电解液,因而需求巩固的二次包装来包容可燃的活性成分,这就增加了分量,别的也约束了尺度的灵敏性。而聚合物锂离子工艺中没有剩余的电解液,因而它更安稳,也不易因电池的过量充电、磕碰或其他危害、以及过量运用而构成风险状况。
新一代的聚合物锂离子电池在形状上可做到薄形化(ATL电池最薄可达0.5毫米,相于一张卡片的厚度)、恣意面积化和恣意形状化,大大进步了电池造型规划的灵敏性,然后可以合作产品需求,做成任何形状与容量的电池,为运用设备开发商在电源解决方案上供给了高度的规划灵敏性和适应性,以最大化地优化其产品功能。一起,聚合物锂离子电池的单位能量比现在的一般锂离子电池进步了50%,其容量、充放电特性、安全性、作业温度规模、循环寿数(超越500 次)与环保功能等方面都较锂离子电池有大幅度的进步。
第二 特色与比较一、聚合物锂离子电池的特色概述
依据锂离子电池所用电解质资料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极资料与液态锂离子都是相同的,电池的作业原理也根本共同。它们的首要差异在于电解质的不同, 锂离子电池运用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,现在大部分选用聚合物胶体电解质。
聚合物锂离子电池可分为三类:(1)固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的混合物,这种电池在常温下的离子电导率低,适于高温运用。(2)凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质中参加增塑剂等添加剂,然后进步离子电导率,使电池可在常温下运用。(3)聚合物正极资料的锂离子电池。选用导电聚合物作为正极资料,其比能量是现有锂离子电池的3倍,是最新一代的锂离子电池。
由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池比较,聚合物锂离子电池具有可薄形化、恣意面积化与恣意形状化等长处,也不会发生漏液与焚烧爆破等安全上的问题,因而可以用铝塑复合薄膜制作电池外壳,然后可以进步整个电池的比容量;聚合物锂离子电池还可以选用高分子作正极资料,其质量比能量将会比现在的液态锂离子电池进步50%以上。此外,聚合物锂离子电池在作业电压、充放电循环寿数等方面都比锂离子电池有所进步。依据以上长处,聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。
二、聚合物电池与液态锂电的比较
由于各个厂商出产工艺的不同,现在商场上的聚合物锂电分为卷绕式(索尼、东芝为代表)、叠片式(TCL、ATL为代表)两种不同结构,但适应于手机需求的规范大都在4mm厚度以下。与液态比较,由于聚合物外包装选用了更薄的铝膜,比钢壳、铝壳更薄,而且出产方法与液态锂电不同,聚合物越薄越好出产,理论上可以出产出0.5mm以下厚度的电池。
液态锂电正好相反,越厚越好出产,低于4mm厚度的电池很难出产,即便出产出来了,容量显着不如聚合物锂电,本钱也没优势。因而,电池越薄,聚合物出产本钱越低、液态出产本钱越高。
但较厚的规范上,液态锂电供应链老练,工艺老练,出产效率高,成品率高,有很强的制形本钱优势。从现在商场来看,5mm、6mm厚度系列的液态锂电池尽管比3mm、4mm厚度系列电池容量高许多,但价格要低许多。聚合物从理论上来讲,在5mm、6mm厚度规范上的资料本钱与液态挨近,但现在5mm、6mm系列电池的工艺本钱要比液态高出许多,因而,要在此规范上与液态真实构成竞赛,还有不少间隔。
一般的电池首要的结构包含有正极、负极与电解质三项要素。所谓的聚合物锂离子电池是说在这三种首要结构中至少有一项或一项以上运用高分子资料做为首要的电池体系。而在现在所开发的聚合物锂离子电池体系中,高分子资料首要是被运用于正极及电解质。正极资料包含导电高分子聚合物或一般锂离子电池所选用的无机化合物,电解质则可以运用固态或胶态高分子电解质,或是有机电解液,负极则一般选用锂金属或锂碳层间化合物。一般锂离子技能运用液体或胶体电解液,因而需求巩固的二次包装来包容可燃的活性成分,这就增加了分量和本钱,别的也约束了尺度的灵敏性。而聚合物锂离子工艺中没有剩余的电解液,因而它更安稳,也不易因电池的过量充电、针刺、磕碰或其他危害、以及过量运用而构成风险状况。
新一代的聚合物锂离子电池在形状上可做到薄形化(最薄0.8毫米)、恣意面积化和恣意形状化,大大进步了电池造型规划的灵敏性,然后可以合作产品需求,做成任何形状与容量的电池,为运用设备开发商在电源解决方案上供给了高度的规划灵敏性和适应性,以最大化地优化其产品功能。一起,聚合物锂离子电池的单位能量比现在的一般锂离子电池进步了50%,其容量、充放电特性、安全性、作业温度规模、循环寿数(超越500 次)与环保功能等方面都较锂离子电池有大幅度的进步。
聚合物锂离子电池
聚合物锂离子电池和往常电池的差别在电解质上。在20世纪70年代开始的规划中,选用了固态聚合物电解质。这类电解质相似于塑料薄膜,不能导通电子可是可以让离子交换(可以充电的原子或许原子团)。聚合物电解质代替了传统的渗透电解液的多孔隔阂。干态聚合物电解质的规划答应拼装简化,进步电池机械强度,安全,而且可以制构成为超薄的几许外形。单个电池的厚度可以薄到1mm。设备规划师可以依据他们的想象力来自在规划电池的形状和巨细。不幸的是,固态聚合物锂离子电池受制于其较差的导电性。内阻太高而无法供给当时通讯设备所需求的高脉冲电流,无法驱动笔记本电脑的硬盘。加热电池到60摄氏度,电导率敏捷进步,可是这样的要求不适合在便携设备上运用。
作为一种折中方法,引入了一些凝胶电解质。现在商场上出售的大部分手机聚合物锂离子电池都是包含了凝胶电解质的混和型电池。用锂离子聚合物来批改这一体系,使之成为现在仅有用于便携设备的聚合物电源。参加凝胶电解质今后,锂离子聚合物电池和一般锂离子电池
又有什么不同呢?尽管这两种电池在功能体现上十分相似,可是锂离子聚合物作为仅有固态电解质代替了多孔隔阂。凝胶电解质仅仅增加了离子电导。聚合物锂离子电池并没有像一些分析家猜测的那样盛行。它的优越性和低制形本钱还没有被认识到。由于其容量并没有得到进步,实际上,容量比规范锂离子电池还有细微削减。聚合物锂离子电池的商场在超薄几许形状电源的运用上,例如信用卡电源等相似的运用。
优势:
超薄,电池可以拼装进信用卡中
外形灵敏:制作商不必限制于规范外形,可以经济地做成适宜的巨细。
质量轻:选用聚合物电解质的电池无需金属壳来作为维护外包装。
改进了安全:过充更安稳,电解液走漏的几率更低。
限制:
和锂离子电池比较能量密度和循环次数都有下降。
制作贵重。
没有规范外形,大多数电池为高容量消费商场而制作。
和锂离子电池比较,价格、能量比较高。