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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    解析聚合物鋰電池特點

    2021-02-24 ryder

    依據鋰電池所用電解質材料不同,鋰電池可以分為液態鋰電池(lithiumionbattery,簡稱為LIB)和聚合物鋰電池(polymerlithiumionbattery,簡稱為LIP)兩大類。聚合物鋰電池所用的正負極材料與液態鋰離子都是相同的,電池的工作原理也基本一致。它們的緊要差別在于電解質的不同,鋰電池使用的是液體電解質,而聚合物鋰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,目前大部分采用聚合物膠體電解質。

    從聚合物電池結構看電池不僅是一個儲能部件,由于其內部存在一定的電阻,因此在充放電過程中,內阻要消耗一部分能量,從而導致能量的無謂喪失。關于筆記本常見的液態鋰電池而言,其單個電芯的內阻一般在80毫歐左右,一些劣質電內阻更在100毫歐以上,而筆記本的電池大多由三至四個電芯串聯而成,再加上保護電路,電源引線等因素的影響,常規液態鋰電池的內阻將達到三四百毫歐,而筆記本在充放電時,電流高達3A左右,如此一來,就有三瓦左右的電能消耗在電池上,幾乎占了電池容量的10%,這也就是電池在充放電時,容易發熱的原由。而這樣的發熱,不僅會造成電能的損耗,還容易導致電池過熱而縮短壽命。


    從聚合物電池使用看聚合物鋰電池在筆記本上的使用,不僅能降低電池爆炸的概率,提升其安全性,隨意塑型,讓本本更輕薄,其電芯的內阻更是惟有35毫歐,僅為液態鋰電池的一半左右,這就能保證將聚合物鋰電池的內阻控制在二百毫歐以內,內阻減半,充放電過程中的電能損耗,發熱量等也隨之減半。就這樣,電芯材料的改進,令筆記本整體功耗降低了近2W,節能效果也相當分明。

    聚合物鋰電池可分為三類:


    (1)固體聚合物電解質鋰電池。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,適于高溫使用。


    (2)凝膠聚合物電解質鋰電池。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。


    (3)聚合物正極材料的鋰電池。采用導電聚合物作為正極材料,其比能量是現有鋰電池的3倍,是最新一代的鋰電池。


    由于用固體電解質代替了液體電解質,與液態鋰電池相比,聚合物鋰電池具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優勢,也不會出現漏液與燃燒爆炸等安全上的問題,因此可以用鋁塑復合薄膜制造電池外殼,從而可以提高整個電池的比容量;聚合物鋰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鋰電池提高50%以上。此外,聚合物鋰電池在工作電壓、充放電循環壽命等方面都比鋰電池有所提高。基于以上優勢,聚合物鋰電池被譽為下一代鋰電池。

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