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聚合物鋰離子電池基礎知識

來源：網絡 2022-01-25 07:30:11

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聚合物鋰電池即聚合物鋰離子電池。

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(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)別在于電解質的不同，液態(tài)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(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。

1分類

固體

固體聚合物電解質鋰離子電池電解質為聚合物與鹽的混合物，這種電池在常溫下的離子電導率低，可在常溫下使用。

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。

聚合物

聚合物正極材料的鋰離子電池采用導電聚合物作為正極材料，其比容量相對增加。由于用固體電解質代替了液體電解質,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更高的質量比能量(3倍于MH-Ni電池);

③電化學穩(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廣泛的應用領域。

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：內部短路，外部短路等情況。

雖然，現(xiàn)在大多數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。

鋰的化學性質非常活潑，很容易燃燒，當電池充放電時，電池內部持續(xù)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。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LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，負極采用鋰—碳層間化合物LixC6，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(氧化反應)：LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi++xe- ----------- (2.1)

負極反應(還原反應)：6C+xLi++xe-=LixC6 ----------- (2.2)

電池總反應：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。電池主要的構造包括有正極、負極與電解質三項要素。所謂的聚合物鋰離子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(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用于正極及電解質。正極材料包括導電高分子聚合物或一般鋰離子電池所采用的無機化合物，電解質則可以使用固態(tài)或膠態(tài)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計的靈活性，從而可以配合產品需求，做成任何形狀與容量的電池，為設備開發(fā)商在電源解決方案上提供了一些設計靈活性和適應性，以最大化地優(yōu)化其產品性能。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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