電池科普技術(shù)市場(chǎng)

聚合物鋰電池

根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池(lithiumionbattery,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IB)和聚合物鋰離子電池(polymerlithiumionbattery,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)Ip)兩大類。聚合物鋰離子電池所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，電池的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,鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì),而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)。聚合物鋰離子電池可分為三類：

（1）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，適于高溫使用。

（2）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。

（3）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，其比能量是現(xiàn)有鋰離子電池的3倍，是最新一代的鋰離子電池。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(diǎn)，也不會(huì)產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，因此可以用鋁塑復(fù)合薄膜制造電池外殼，從而可以提高整個(gè)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(huì)比目前的液態(tài)鋰離子電池提高50％以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比鋰離子電池有所提高。基于以上優(yōu)點(diǎn)，聚合物鋰離子電池被譽(yù)為下一代鋰離子電池。

聚合物鋰離子的發(fā)展趨勢(shì)展望

聚合物鋰離子電池在全球技術(shù)成熟并商業(yè)化已經(jīng)2年多時(shí)間了，雖然銷量在快速增長(zhǎng)，但其市場(chǎng)份額尚低于10%，與液態(tài)鋰電90%的市場(chǎng)份額無法相比，大大低于人們的預(yù)期。由于各種原因，目前市場(chǎng)上聚合物的價(jià)格普遍要高于液態(tài)鋰電，但是，由于移動(dòng)電器的競(jìng)爭(zhēng)模式正在悄悄地發(fā)生變化，特別是聚合物電池給移動(dòng)電器帶來的設(shè)計(jì)價(jià)值創(chuàng)新（如4mm厚度以下的優(yōu)越性能、大型規(guī)格電池），聚合物電池正被越來越多的手機(jī)、移動(dòng)DVD等設(shè)計(jì)人員所認(rèn)識(shí)，因而聚合物廠商還是信心十足，堅(jiān)信聚合物的時(shí)代一定會(huì)到來?？梢詮氖謾C(jī)的發(fā)展看聚合物鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)。目前手機(jī)有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

(1)手機(jī)本身向小型化、超薄化方向發(fā)展，以方便消費(fèi)者的攜帶；

(2)手機(jī)設(shè)計(jì)的個(gè)性化，表現(xiàn)在設(shè)計(jì)理念已經(jīng)不再是原來方方正正的形狀，不規(guī)則形狀、曲線、弧面設(shè)計(jì)造型成為手機(jī)設(shè)計(jì)美學(xué)化的主流；

(3)使用彩屏、手機(jī)功能的不斷增加。為了使手機(jī)小型化，電池減小、減薄是一個(gè)最有效的途徑。4mm以下厚度電池有成為薄型手機(jī)配置的主流趨勢(shì)，從性價(jià)比來講，這是聚合物的特長(zhǎng)。不規(guī)則形狀、曲線、弧面設(shè)計(jì)造型的手機(jī)給電池留下的有效空間變成了不規(guī)則形狀。液態(tài)的長(zhǎng)方型不能有效利用空間，容量較低，而疊片式聚合物可以將這種不規(guī)則空間最有效地利用起來，使容量放大。最近推出的圓弧型電池、梯形電池、背包電池能使手機(jī)比使用相應(yīng)規(guī)格的液態(tài)電池容量增加50%以上。手機(jī)功能越來越多，導(dǎo)致耗電越來越多。要求電池容量相應(yīng)地增加。在不增加電池厚度的情況下，聚合電池是有明顯優(yōu)勢(shì)的。與此相似，筆記本電腦、藍(lán)牙耳機(jī)、小靈通手機(jī)、移動(dòng)DVD等電器都在向移動(dòng)、便攜化方向發(fā)展，都配上了液晶顯示，而且功能在不斷增多，液晶屏幕在不斷增大。這些都給聚合物鋰離子電池提供了無限的商機(jī)。

磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池是用來做鋰離子二次電池的，現(xiàn)在主要方向是動(dòng)力電池，相對(duì)NI-H,Ni-Cd電池有很大優(yōu)勢(shì)。

磷酸鐵鋰動(dòng)力電池八點(diǎn)優(yōu)勢(shì):

一、超長(zhǎng)壽命，長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，目前報(bào)道的國(guó)產(chǎn)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電（5小時(shí)率）使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護(hù)維護(hù)又半年”，最多也就1—1.5年時(shí)間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達(dá)到７－８年。綜合考慮，性能價(jià)格比將為鉛酸電池的4倍以上。

二、使用安全，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強(qiáng)烈的碰撞下會(huì)產(chǎn)生爆炸對(duì)消費(fèi)者的生命安全構(gòu)成威脅，而磷酸鐵鋰以經(jīng)過嚴(yán)格的安全測(cè)試即使在最惡劣的交通事故中也不會(huì)產(chǎn)生爆炸。

三、可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá)2C,而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。

四、耐高溫，磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃—500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。

五、大容量。六、無記憶效應(yīng)。

七、體積小、重量輕。

八、綠色環(huán)保。

高效再生鋰電池

在20世紀(jì)90年代，再生電池的工作電極材料一般采用高比表面積的多孔氧化鈷。為了提高能量密度，科學(xué)工作者開始用納米結(jié)構(gòu)代替多孔材料。90年代末期，復(fù)合納米結(jié)構(gòu)做為鋰電池的工作電極在實(shí)驗(yàn)室研究成功。通過使用二硫化鈦合金的復(fù)合納米材料做為鋰電池的工作電極，工作電極儲(chǔ)存和釋放鋰離子的效率大大提高，而且導(dǎo)電性也優(yōu)于普通電極材料，從而克服了普通鋰離子材料的導(dǎo)電率低的缺點(diǎn)。1998年，美國(guó)又研制了一種新型的多層納米超薄膜結(jié)構(gòu)用于鋰離子電池的電極，能量密度達(dá)到1232毫安沸∈/克，使這種新型的鋰離子電池的能量密度大大高于現(xiàn)在使用的鋰離子電池的能量密度。因此采用納米復(fù)合材料生產(chǎn)鋰離子電池的電極材料已經(jīng)成為鋰離子電池發(fā)展的趨勢(shì)。

鋅-空氣電池

鋅-空氣電池（zinc-airbattery）以空氣中的氧氣作正極活性物質(zhì)，金屬鋅作負(fù)極活性物質(zhì)的電池。使用多孔活性碳電極作正極，鉑或其它材料作催化劑，鋅粉制成膏狀后，壓制成片狀或采用涂膏的方法制成極板作負(fù)極（圖1）。

鋅-空氣電池的開路電壓為1.4～1.5V，有扣式、圓柱形和方形等多種形狀。鋅-空氣電池既可制成一次電池，也可制成二次電池。二次電池一般采用更換鋅負(fù)極和電解液的方法進(jìn)行機(jī)械式充電。

鋅-空氣電池比能量大，放電電壓平穩(wěn)，正極活性物質(zhì)空氣來源無限，電池價(jià)廉，但不能在密閉或缺氧的條件下使用。濕電池貯存性能較差，一般只適用于連續(xù)使用的器具。

堿性鋅-空氣電池表達(dá)式為：(－)Zn∣NaOH(KOH)∣O2(C)(＋)

電池反應(yīng)為：Zn＋NaOH＋O2→Na2ZnO2＋H2O

鋅-空氣電池應(yīng)用較廣，扣式鋅空氣電池已完全替代鋅-氧化汞電池用于助聽器等儀器，方形和圓柱形鋅空氣電池已廣泛用于各種信號(hào)燈。