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聚合物鋰電池詳解及原理_聚合物電池和鋰電池有什么區(qū)別?哪一

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1219次  |  2019年08月19日  

聚合物鋰電池概況

根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料的不同,鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池或塑料鋰離子電池。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,正極材料分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材料,負(fù)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(zhì)的不同,液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質(zhì),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凝膠電解質(zhì)。


分類

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)率高,可在常溫下使用。


凝膠凝膠聚合物電解質(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,從而提高離子導(dǎo)電率,使電池可在常溫下使用。


聚合物由于用固體電解質(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),因此可以用鋁塑復(fù)合薄膜制造電池外殼,從而可以改善整個(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20%以上。聚合物鋰離子(polymerLithium-IonBattery)電池具有小型化、薄型化、輕量化的特點(diǎn)。因此,聚合物電池在市場(chǎng)占有會(huì)逐漸增多。


特點(diǎn)

聚合物鋰離子電池具有以下特點(diǎn):


①塑形靈活性;②更高的質(zhì)量比能量(3倍于MH-Ni電池);③電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬,可達(dá)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;


聚合物鋰電池原理

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(fù)極的二次電池。正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2,LiNiO2或LiMn2O4,負(fù)極采用鋰碳層間化合物L(fēng)ixC6,典型的電池體系為:


(-)C|LipF6EC+DEC|LiCoO2(+)


正極反應(yīng)(還原反應(yīng)):Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2-----------(2.1)


負(fù)極反應(yīng)(氧化反應(yīng)):LixC6-xe-=6C+xLi+-----------(2.2)


電池總反應(yīng):Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C-----------(2.3)


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(gòu)造包括有正極、負(fù)極與電解質(zhì)三項(xiàng)要素。所謂的聚合物鋰離子電池是說在這三種主要構(gòu)造中至少有一項(xiàng)或一項(xiàng)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(yīng)用于正極及電解質(zhì)。正極材料包括導(dǎo)電高分子聚合物或一般鋰離子電池所采用的無機(jī)化合物,電解質(zhì)則可以使用固態(tài)或膠態(tài)高分子電解質(zhì),或是有機(jī)電解液,一般鋰離子技術(shù)使用液體或膠體電解液,因此需要堅(jiān)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(dá)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(shè)計(jì)的靈活性,從而可以配合產(chǎn)品需求,做成任何形狀與容量的電池,為設(shè)備開發(fā)商在電源解決方案上提供了一些設(shè)計(jì)靈活性和適應(yīng)性,以最大化地優(yōu)化其產(chǎn)品性能。同時(shí),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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