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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    聚合物鋰電池的使用壽命一般有多長?

    2021-04-26 ryder

    聚合物鋰電池的壽命有多長?相信絕大部分的消費者都聽說過,聚合物鋰電池的壽命是500次,500次充放電,超過這個次數,電池就壽終正寢了。


    聚合物鋰電池壽命究竟有多長時間呢?國際統一標準下,電池的壽命不是通過時間來表示的,而是通過循環次數,也就是完整的放完電算一次,一般的鋰電池是在500到800次之間,A品聚合物電池可達800次。所以選擇好的電池供應商電池的品質才會得到保證,使用壽命會更長。


    聚合物鋰電池


    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液的不同,鋰電池使用的是液體電解液,而聚合物鋰電池則以膠態聚合物電解液來代替。


    一般鋰電池在過充、短路等情況時候發生時,電池內部可能出現升溫、正極材料分析、負極和電解液材料被氧化等現象,進而導致氣體膨脹和電池內壓加大,當壓力達到一定程度后就可能出現爆炸。而聚合物鋰電池因為使用了膠態電解質,不會因為液體沸騰而出現大量氣體,從而杜絕了劇烈爆炸的可能。


    目前國內的聚合物電池多數僅僅是軟包電池,采用鋁塑膜做外殼,但電解液并沒有改變。這種電池同樣可以薄型化,其低溫放電特性比聚合物電池更好,而材料能量密度則與液態鋰電池、一般聚合物電池基本一致,但因為使用了鋁塑膜,因此比一般液態鋰電更輕。安全方面,當液體剛沸騰時軟包電池的鋁塑膜會自然鼓包或破碎,同樣不會爆炸。


    須留意的是,新型電池仍舊可能燃燒或膨脹裂開,安全方面并非萬無一失。


    與液態鋰電池相比,聚合物鋰電池不但安全性高,同時還具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優勢,外殼也使用了更輕的鋁塑復合薄膜。不過,其低溫放電性能可能還有提升的空間。


    由于各個廠商加工工藝的不同,市場上的聚合物鋰電分為卷繞式(索尼、東芝為代表)、疊片式(TCL、ATL為代表)兩種不同結構,但適應于手機需求的規格大都在4mm厚度以下。與液態比較,由于聚合物外包裝采用了更薄的鋁膜,比鋼殼、鋁殼更薄,而且加工方式與液態鋰電不同,聚合物越薄越好加工,理論上可以加工出0.5mm以下厚度的電池。


    液態鋰電正好相反,越厚越好加工,低于4mm厚度的電池很難加工,即使加工出來了,容量分明不如聚合物鋰電,成本也沒優點。因而,電池越薄,聚合物加工成本越低、液態加工成本越高。


    但較厚的規格上,液態鋰電供應鏈成熟,工藝成熟,加工效率高,成品率高,有很強的制造成本優點。從市場來看,5mm、6mm厚度系列的液態鋰電池雖然比3mm、4mm厚度系列電池容量高很多,但售價要低很多。聚合物從理論上來講,在5mm、6mm厚度規格上的材料成本與液態接近,但目前5mm、6mm系列電池的工藝成本要比液態高出很多,因而,要在此規格上與液態真正形成競爭,還有不少距離。

    倘若在高溫環境中使用鋰電池,比如350C以上的溫度,電池儲存的電量將會繼續減少,由此導致電池的使用壽命不會像在常溫環境工作中的時間那么長。在這種高溫環境下給電池充電,電池將受到很大程度的損傷,由此影響電池的使用壽命。即使在較熱環境中充電也會對電池造成不同程度的損傷,因此應當盡量戒備在高溫環境下給電池充電。倘若在低溫環境下給電池充電,比如低于40C的環境中,同樣也會給電池造成損壞。

    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,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。它們的緊要差別在于電解質的不同,液態鋰電池使用液體電解質,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凝膠電解質。


    聚合物鋰電池是采用銼合金做正極,采用高分子導電材料、聚乙炔、聚苯胺或聚對苯酚等做負極,有機溶劑作為電解質。鋰聚苯胺電池的比能量可達到350W.h/kg,但比功率惟有50-60W/kg,使用溫度-40-70度,壽命約330次左右。

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