威力佳軟包裝鋰電池性能研究

鋰電池是近十年來發展起來的一種新型可充電電池，其比能量高，無記憶效應，綠色環保，放電電壓是鎳鎘和鎳氫電池的3倍，因而一經問世就受到了人們的廣泛留意，發展非常迅速。目前惟有少數幾個國家已經實現了產業化，其中以日本的產業化工作做得最好。

我國是鋰電池產業化開發最早的發展中國家。經過近幾年的發展，特別是在國家相關政策導向的積極推動下，國內鋰電池取得了突飛猛進的成就，產品的各種性能取得了相當大的進步，鋰電池加工鏈日益完善，產業化程度日益提高，形成了與世界發達國家爭先的態勢。憑借豐富的自然資源和較低的勞動力成本，中國鋰電池行業在國際性競爭中具有分明的優點。

鋰電池無疑是當今科技含量很高用途廣泛的新一代電池。它體積比能量和質量比能量高，可充且無污染，具備了當前電池工業發展的三大優點，被人們稱之為“最有前途的化學電源”。

鋰電池技術目前常見有兩種:以金屬為外殼的液態鋰電池和聚合物鋰電池。液態鋰電池外殼一般為鋼外殼或鋁外殼，可塑性不及聚合物鋰電池。而聚合物鋰電池的制造工藝復雜，特別是成品率低使此電池產業化受到很大的限制。

軟包裝鋰電池的特點是綜合液態鋰電池的基本電化學性能以及聚合物鋰電池的外形包裝上神奇的優勢，并采用與液態鋰電池相近的液體電解液作為鋰離子在正負極之間傳輸的介質，而外形包裝上則采用多層塑料復合薄膜。

軟包裝鋰電池的突出優勢是其制作過程簡單，成本低，成品率高，其目標是取代聚合物鋰電池的市場，并和不銹鋼殼鋰電池形成競爭之態。不銹鋼殼鋰電池、聚合物鋰電池和軟包裝鋰電池三種不同技術的比較如表1所列。本文研究了軟包裝鋰電池的各種電化學性能以及與不銹鋼外殼鋰電池相互之間的區別等內容，以驗證軟包裝鋰電池產業化的可能性。

1、試驗

試驗電池所采用的正極材料為鈷酸鋰，負極材料為人工球狀石墨。LiPF6/EC/DEC/DMC為電解液，其中LiPF6為導電鹽，EC(碳酸乙烯酯)/DEC(碳酸二乙酯)/DMC(碳酸二甲酯)為復合溶劑。電池的外包裝為復合鋁塑膜，其結構為PET(聚酯)/膠/Al/膠/PP(聚丙烯)五層。電池極耳封口膠是改性的聚烯烴材料。電池制作工藝包括配料、混料、涂覆、碾壓、分切、點焊、卷繞、封口、化成、除氣和分容等工序。按照相近工藝條件同時制作了不銹鋼外殼的鋰電池。軟包裝鋰電池和不銹鋼外殼鋰電池的尺寸都為48mm×30mm×4．1mm。兩種電池的標稱容量為500mA?h。

軟包裝鋰電池制作工藝過程中最為關鍵的技術是要怎么樣克服電池萌生的氣漲問題。電池的氣漲問題一方面和電池密封是不是良好有關，另一方面和電池化成方式相關。試驗中采用改性聚丙稀材料作為正負極極耳與復合包裝膜之間的封口膠(一般金屬材料與鋁塑包裝膜內層聚丙烯之間的粘結能力差)，很好地處理了電池的密封問題。試驗中采用:預先充電方式以形成負極材料的保護膜，保護膜形成過程中將萌生一部分氣體，然后真空除掉所萌生的氣體，通過這種方式消除了由于化成方式帶來的電池氣漲問題。

2、結果與討論

2．1倍率放電性能

其原由如下:軟包裝鋰電池內部卷繞后電芯的最外層為正極極片，不銹鋼殼電池內部卷繞后電芯的最外層為負極極片，在結構上，軟包裝鋰電池具有更多的正極材料敷料量，而鋰電池的放電容量是由正極決定的，因而軟包裝電池的容量相對比不銹鋼電池高。電池內部電芯采取不同結構，這和外殼所采用材料相關。軟包裝鋰電池外殼是采用中間層為Al箔隔離層的鋁塑包裝膜，如果和最外層為負極極片的內部卷繞電芯相接觸，在極低電位下(滿充電時約0．05mVvs。Li)可能帶來軟包裝的Al箔隔離層的溶解，造成電池失效。如果不銹鋼殼電池采用最外層為正極極片的內部卷繞電芯，則存在正極極片上的極耳(通常為Al帶材)與不銹鋼外殼焊接問題，因而通常采用最外層為負極極片的內部卷繞電芯。從結構上來說，軟包裝鋰電池在容量方面比不銹鋼外殼鋰電池有競爭優點。

2．2高低溫性能

電池在探測開始前經過1C電流充電至4．2V，并在此電壓下持續恒壓充電2h，之后靜置2h。由圖可見，軟包裝鋰電池在高溫45℃、低溫-10℃的放電容量達到了電池在常溫25℃下容量的102．8%和87．8%，電池具有良好的高低溫性能。而不銹鋼外殼的鋰電池的高低溫性能，其在高溫45℃、低溫-10℃的放電容量達到了電池在常溫25℃下容量的103．2%和93．4%。由圖可知，軟包裝鋰電池在低溫下的放電容量保持率接近不銹鋼外殼鋰電池的低溫下的容量保持率。

2．3循環穩定性

右，而不銹鋼殼鋰電池的放電容量則保持在初始容量的91．3%。由圖可知，以鋁塑復合膜包裝外殼取代常規金屬外殼所制作的鋰電池，在循環穩定性能方面是良好的。鋁塑復合膜的結構、材料以及極耳密封膠的性能，可完全隔離開電池內部和外界環境的相互反應，鋁塑復合膜可完成類似于金屬外殼所具有的良好密封功能。

軟包裝鋰電池其它性能如儲存性能、自放電性能和各種安全性能的探測已經完成，產品基本達到國家標準《蜂窩電話用鋰電池總規范GB/T18287—2000》探測的要求。軟包裝鋰離子產品目前正接受市場的考驗，主要使用在MP3、無線耳機、車載DVD等用途上?

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除