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聚合物電�
閱讀�14510�(shí)間:2011-04-19 10:41:34

  聚合�電池通常就是指鋰離子聚合物電�,一般主要構(gòu)造包括正�、負(fù)極與電解�(zhì)三項(xiàng)要素。所謂聚合物電池既是在這三�(xiàng)中至少有一�(xiàng)或一�(xiàng)以上使用高分子材料作為其主要基材的電池系�(tǒng),聚合物鋰離子電�采用軟包裝(鋁箔)包��

�(jié)�(gòu)及性能

  鋰聚合物電池主要由正�、負(fù)極與隔離紙等�(gòu)�。目前所開發(fā)的鋰聚合物電池中,高分子材料主要被�(yīng)用于正極及電解質(zhì)。正極的材料包括有導(dǎo)電性高分子、有�(jī)硫磺系化合物 ,或一般鋰離子二次電池所采用的無�(jī)化合�。電解質(zhì)則可以使用固�(tài)或膠�(tài)高分子電解質(zhì) ,或是有機(jī)電解� �(fù)極則通常采用鏗金屬或鏗碳層間化合�。鋰聚合物電池跟�(xiàn)在市面上的鋰離子電池來比較的� ,鋰聚合物電池在形狀、充放電、信賴性與�(huán)境問題等方面都還有相�(dāng)大的�(fā)展空�。在形狀方面 ,鏗聚合物電池具有可薄形化、可任意面積化與可任意形狀化等多項(xiàng)�(yōu)�(diǎn) ,因此可以配合�(chǎn)品需�,做成任何形狀與容量的電池�

  在充放電特性方� ,鋰聚合物電池�?yàn)榭梢圆捎酶叻肿诱龢O材料與鏗金屬�(fù)� ,其重量能量密度將�(huì)較目前的鋰電子二次電池提高以上。而在信賴特性方� ,則因?yàn)楦叻肿愉嚩坞姵氐碾娊赓|(zhì)采用高分子材� ,不會(huì)�(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的顧�。目前許多廠商都已推出商品化的高分子鋰二 � � �,而所�(qiáng)�(diào) 的重�(diǎn)都是在于其超薄的特�。一般而言 ,鏗聚合物電池的厚度約� 一 ,與目前的鋰離子二次電池的最小厚� 相比可至少降�50%左右 ,因此可給廠商在設(shè)�(jì)�(chǎn)品時(shí)提供相當(dāng)大的彈性空��

�(yōu)�(diǎn)

  1.安全性能� 。聚合物鋰電池在�(jié)�(gòu)上采用鋁塑軟包裝,有 別于液態(tài)電芯的金屬外�,一旦發(fā)生安全隱�,液�(tài)電芯容易� 炸,而聚合物電芯最多只�(huì)氣鼓�

  2.厚度�,能做得更薄。普通液�(tài)鋰電采用先定制外�,后塞正 �(fù)極村料的方法,厚度做� 3.6mm 以下存在技�(shù)瓶頸,聚合物 電芯則不存在這一問題,厚度可做到 1mm 以下,符合時(shí)下手�(jī) 需求方向�

  3.重量�。聚合物電池重量較同等容量規(guī)格的鋼殼鋰電� 40%� 較鋁殼電池輕 20%�

  4.容量�。聚合物電池較同等尺寸規(guī)格的鋼殼電池容量� 10� 15%,較鋁殼電池� 5�10%,成為彩屏手�(jī)及彩信手�(jī)的, �(xiàn)在市面上新出的彩屏和彩信手機(jī)也大多采用聚合物電芯�

  5.�(nèi)阻小 。聚合物電芯的內(nèi)阻較一般液�(tài)電芯�,目前國(guó)�(chǎn) 以下,極大的減低了電 聚合物電芯的�(nèi)阻甚至可以做� 35m 池的自耗電,延�(zhǎng)手機(jī)的待�(jī)�(shí)間,完全可以�(dá)到與�(guó)際接軌的 水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想� �,成為最有希望替代鎳氫電池的�(chǎn)��

  6.形狀可定� 。聚合物電池可根�(jù)客戶的需求增加或減少� 芯厚�,開�(fā)新的電芯型號(hào),價(jià)格便�,開模周期短,有的甚� 可以根據(jù)手機(jī)形狀量身定做,以充分利用電池外殼空間,提升電 池容��

  7.放電特性佳 。聚合物電池采用膠體電解�(zhì),相比液�(tài)電解 � �(zhì),膠體電解質(zhì)具有平穩(wěn)的放電特性和更高的放電平�(tái)�

  8.保護(hù)板設(shè)�(jì)�(jiǎn)� 。由于采用聚合物材料,電芯不起火、不 爆炸,電芯本身具有足夠的安全�,因此聚合物電池的保�(hù)線路 �(shè)�(jì)可考慮省略 PTC 和保�(xiǎn)絲,從而節(jié)約電池成��

分類

 ?�?)固體聚合物電解�(zhì)鋰離子電�

  電解�(zhì)為聚合物與鹽的混合物,這種電池在常溫下的離子電�(dǎo)率低,適于高溫使用�

 ?�?)凝膠聚合物電解�(zhì)鋰離子電�

  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�(dǎo)率,使電池可在常溫下使用�

 ?�?)聚合物正極材料的鋰離子電池

  采用�(dǎo)電聚合物作為正極材料,其比能量是�(xiàn)有鋰離子電池�3�,是一代的鋰離子電��

�(fā)展方�

  1 電池的大型與厚型�

  鋰聚合物電池可利用曲�,堆棧或者卷繞等方法將電池的容量提高。目前鋰聚合物電池可以達(dá)到的最小厚度大約為0.5mm。以A5� 寸為� ,厚度若增加到4mm,� 電池容量可達(dá)� 一的實(shí)用水�(zhǔn)。因?yàn)楦叻肿愉嚩坞姵氐捏w積小 ,電池的長(zhǎng)度和寬度也可以隨需要而變� ,因此工程師可以隨著產(chǎn)品實(shí)際可提供的空間大小來�(shè)�(jì)電池 ,并得到所要求的電源特��

  2 Biploar電池

  電池可以利用電極并排的方式來增加電池的工作電� ,但對(duì) 目前市面上的液態(tài)電解液電池來� ,�?yàn)闀?huì)造成短路的問題所以是完全不可能的。但是對(duì)于高分子鋰二次電池來� ,�?yàn)樗枪虘B(tài)的電解質(zhì)系統(tǒng) ,所以可以使用這種方式來降低電池的體積和容器成�。如果能利用這種技�(shù)和前面所提的大型� 、厚型化互相配合 ,則將可以制造出各種不同電壓 容量與形狀的電��

  3 保護(hù)線路的簡(jiǎn)略化

  目前市面上所銷售的鋰離子二次電池在過度充電的情形� ,容易造成安全閥破裂而起火的情形 ,所以必須加裝保�(hù) 線路以確保電池不�(huì)�(fā)生過度充電的情形。而高分子鋰二次電池則因具有良好的耐充放電特� ,因此可以不必外加保護(hù)IC線路 ,如此一來可以降低電池的制造成本。此外在充電方面 ,鏗聚合物電池� 以利用定電流充電 ,整�(gè)充電�(shí)間大約只需� ,與鋰離子二次電池所采用的CCTV � 電方式所需 的三小時(shí)比較起來 ,� 以縮短許多的等待�(shí)��

  4 能量密度提高的可能�

  以上三點(diǎn)所提到� 目前各公司現(xiàn)有的鋰聚合物電池已開�(fā)完成的特� ,而未來鋰聚合物電池的研發(fā)重點(diǎn)則會(huì)擺在提高其能量密�。目前實(shí)�(yàn)中的技�(shù)包括使用鋰金屬作為負(fù)極和使用有機(jī)硫磺系列化合物做為正極。鋰金屬的容量密度可以達(dá)� ,較鏗碳層化合物高出許�。因此若能利用鋰金屬�(dāng)�(fù)極來制造電� ,則電池的理論容量密度可以�(dá)�3830mAh/g,較鋰離子二次電池系統(tǒng)高出�50%左右�

  但在�(shí)際使用上 ,鋰金屬在液態(tài)電解液充放電過程�,�(huì)在鋰金屬表面上產(chǎn)生樹枝狀�(jié)� ,因而造成充放電效率降� ,甚至?xí)┢聘綦x紙而造成電池短路引起燃燒的嚴(yán)重問�。因此如何利用搭配固�(tài)或膠�(tài)高分子電解質(zhì) ,或者利用其它方法來解決這項(xiàng)技�(shù)問題 ,將是鋰聚合物電池在研�(fā)過程中的一大挑�(zhàn)。硫化系化合物雖然具有高能量密度特� ,� 目前在使用上仍有工作電壓� 、作�(dòng)電壓傾斜、低溫作�(dòng)� �、循�(huán)壽命低等多項(xiàng)技�(shù)上的問題急待克服�

  目前研發(fā)中的硫磺系化合物正極材料包括有機(jī)硫磺化合� 、碳硫化合物與活性硫磺等。鋰聚合物電池由于具有薄型化的特� ,將可以突� 目前市面上鏗離子二次電池 的厚度限� ,�(yù)料將可廣泛的�(yīng)用于未來的可攜式電子�(chǎn)品上 �

  此外 ,�?yàn)殇嚲酆衔镫姵厮褂玫碾娊赓|(zhì)系統(tǒng)具有不漏� ,且耐過充放電等特� ,將可大幅提高目前電池在使用上的安全� 。當(dāng)然鋰聚合物電池也有缺�(diǎn)尚待改�(jìn) 。首先目前開�(fā)出來的鋰聚合物電池的能量密度仍然偏低 ,且多具有低溫特性不 良的缺點(diǎn)。而在未來的技�(shù)展望方面 ,則必須突破使用硫磺系化合物與鋰金屬等高能量密度正�(fù)極材料的技�(shù)問題 ,方可�(dá)到次世代電子�(chǎn)品對(duì)高性能電池的高容量與低成本的要�

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