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2021-12-12 14:07:05
聚合物鋰離子電池基礎(chǔ)知識
2021-12-12 14:07:05 來源: 網(wǎng)絡(luò)
聚合物鋰電池即聚合物鋰離子電池。
根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料的不同，鋰離子電池分為液態(tài)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(tài)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(qū)別在于電解質(zhì)的不同， 液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質(zhì)， 聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來代替， 這種聚合物可以是“干態(tài)”的，也可以是“膠態(tài)”的，目前大部分采用聚合物膠體電解質(zhì)。
1分類
固體
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，這種電池在常溫下的離子電導(dǎo)率低，可在常溫下使用。
凝膠
凝膠聚合物電解質(zhì)鋰離子電池即在固體聚合物電解質(zhì)中加入增塑劑等添加劑，從而提高離子電導(dǎo)率，使電池可在常溫下使用。
聚合物
聚合物正極材料的鋰離子電池采用導(dǎo)電聚合物作為正極材料，其比容量相對增加。由于用固體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì),與液態(tài)鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電池具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點，因此可以用鋁塑復(fù)合薄膜制造電池外殼，從而可以改善整個電池的比容量;聚合物鋰離子電池還可以采用高分子作正極材料，其質(zhì)量比能量將會比目前的液態(tài)鋰離子電池提高20%以上。聚合物鋰離子(Polymer Lithium-Ion Battery)電池具有小型化、薄型化、輕量化的特點。因此，聚合物電池在市場占有會逐漸增多。[1]
2特點
聚合物鋰離子電池具有以下特點[2]：
①塑形靈活性;
②更高的質(zhì)量比能量(3倍于MH-Ni電池);
③電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬，可達5V;
④完美的安全可靠性;
⑤更長循環(huán)壽命，容量損失少;
⑥體積利用率高;
⑦廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
3注意事項
一 重視短路情況
聚合物鋰離子電池，在充電過程中很容易發(fā)生短路情況。包括：內(nèi)部短路，外部短路等情況。
雖然，現(xiàn)在大多數(shù)鋰離子電池都帶有防短路的保護電路，還有防爆線，但很多情況下，這個保護電路在各種情況下不一定會起作用，防爆線能起的作用也很有限。
二 充電不要過充
聚合物鋰離子電池，如果充電時間過長，發(fā)生膨脹的可能性就會加大。
鋰的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，很容易燃燒，當(dāng)電池充放電時，電池內(nèi)部持續(xù)升溫，活化過程中所產(chǎn)生的氣體膨脹，電池內(nèi)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。而聚合物鋰離子電池只會膨脹。
大家在使用時候，一定要注意安全。
4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。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L(fēng)iCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，負極采用鋰—碳層間化合物L(fēng)ixC6，典型的電池體系為：
(-) C | LiPF6—EC+DEC | LiCoO2 (+)
聚合物鋰離子電池
正極反應(yīng)(氧化反應(yīng))：LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi++xe- ----------- (2.1)
負極反應(yīng)(還原反應(yīng))：6C+xLi++xe-=LixC6 ----------- (2.2)
電池總反應(yīng)：LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6 ----------- (2.3)
[3]聚合物鋰離子電池的原理與液態(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。所謂的聚合物鋰離子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)。而在目前所開發(fā)的聚合物鋰離子電池系統(tǒng)中，高分子材料主要是被應(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。
新一代的聚合物鋰離子電池在形狀上可做到薄形化(ATL電池最薄可達0.5毫米,相于一張卡片的厚度)、任意面積化和任意形狀化，大大提高了電池造型設(shè)計的靈活性，從而可以配合產(chǎn)品需求，做成任何形狀與容量的電池，為設(shè)備開發(fā)商在電源解決方案上提供了一些設(shè)計靈活性和適應(yīng)性，以最大化地優(yōu)化其產(chǎn)品性能。同時，聚合物鋰離子電池的單位能量比目前的一般鋰離子電池提高了20%，其容量、與環(huán)保性能等方面都較鋰離子電池，有一些改善。
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