能源和環(huán)境是人類進(jìn)入21世紀(jì)必須面對(duì)的兩個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題，開發(fā)新能源和清潔可再生能源是今后世界經(jīng)濟(jì)中最具決定性影響的技術(shù)領(lǐng)域之一。鋰離子電池自問(wèn)世以來(lái)發(fā)展極快，這是因?yàn)樗脻M足了移動(dòng)通訊和筆記本電腦迅猛發(fā)展對(duì)電源小型化、輕量化、長(zhǎng)工作時(shí)間、長(zhǎng)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)和對(duì)環(huán)境無(wú)公害等的要求。而聚合物固態(tài)電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)來(lái)制造聚合物鋰離子電池，則是鋰離子電池的一個(gè)重大進(jìn)步，其主要優(yōu)點(diǎn)是具有高的可靠性和加工性，可以做成全塑結(jié)構(gòu)，從而使制造超薄及自由度大的電池的愿望得以實(shí)現(xiàn)。

聚合物鋰離子電池技術(shù)

聚合物鋰離子電池技術(shù)

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1鋰離子電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋰離子電池的正負(fù)極活性物質(zhì)均為嵌入化合物，充電時(shí)Li+從正極脫出，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)插入到負(fù)極；放電時(shí)則相反，電池的充放電過(guò)程實(shí)際上是Li+在兩個(gè)電極之間來(lái)回嵌入和脫出的過(guò)程，故這種電池又稱為“搖椅電池”（RockingChairBatteries，縮寫為RCB）。其反應(yīng)示意圖及基本反應(yīng)式如下所示：

2.聚合物鋰離子電池技術(shù)

2.1聚合物鋰離子電池的性能特點(diǎn)

聚合物鋰離子電池是指電解質(zhì)使用固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPE）的鋰離子電池。電池由正極集流體、正極膜、聚合物電解質(zhì)膜、負(fù)極膜、負(fù)極集流體緊壓復(fù)合成型，外包封鋁塑復(fù)合薄膜，并將其邊緣熱熔封合，得到聚合物鋰離子電池。由于電解質(zhì)膜是固態(tài)，不存在漏液?jiǎn)栴}，在電池設(shè)計(jì)上自由度較大，可根據(jù)需要進(jìn)行串并聯(lián)或采用雙極結(jié)構(gòu)。

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(zhǎng)循環(huán)壽命，容量損失少；⑥體積利用率高；⑦廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

其工作性能指標(biāo)如下：工作電壓：3.8V；比能量：130Wh/kg，246Wh/L；循環(huán)壽命：＞300；自放電：＜0.1%/月；工作溫度：253-328K；充電速度：1h達(dá)到80％容量；3h達(dá)到100%容量；環(huán)境因素：無(wú)毒。

2.2正極材料

鋰離子電池的特性和價(jià)格都與它的正極材料密切相關(guān)，一般而言，正極材料應(yīng)滿足：⑴在所要求的充放電電位范圍內(nèi)，具有與電解質(zhì)溶液的電化學(xué)相容性；⑵溫和的電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)；⑶高度可逆性；⑷全鋰狀態(tài)下在空氣中穩(wěn)定性能好。隨著鋰離子電池的發(fā)展，高性能、低成本的正極材料研究工作在不斷地進(jìn)行。目前，研究主要集中于鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物和鋰錳氧化物等鋰的過(guò)渡金屬氧化物。