聚合物鋰離子電池原理

鋰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、負極的二次電池。正極采用鋰化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，負極采用鋰碳層間化合物LixC6。

聚合物鋰離子電池的原理與液態(tài)鋰相同，重要差別是電解液與液態(tài)鋰不同。電池重要的構(gòu)造包括有正極、負極與電解質(zhì)三項要素。所謂的聚合物鋰離子電池是說在這三種重要構(gòu)造中至少有一項或一項以上使用高分子材料做為重要的電池系統(tǒng)。而在目前所開發(fā)的聚合物鋰離子電池系統(tǒng)中，高分子材料重要是被應(yīng)用于正極及電解質(zhì)。

正極材料包括導電高分子聚合物或一般鋰離子電池所采用的無機化合物，電解質(zhì)則可以使用固態(tài)或膠態(tài)高分子電解質(zhì)，或是有機電解液，一般鋰離子技術(shù)使用液體或膠體電解液，因此要堅固的二次包裝來容納可燃的活性成分，這就新增了重量，另外也限制了尺寸的靈活性。

聚合物鋰離子電池優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1.單體電池的工作電壓高達3.6v~3.8v遠高于鎳氫和鎳鎘電池的1.2V電壓。

2.容量密度大，其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5~2.5倍，或者更高。

3.自放電小，在放置很長時間后其容量損失也很小。

4.壽命長，正常使用其循環(huán)壽命可達到500次以上。

5.沒有記憶效應(yīng)，在充電前不必將剩余電量放空，使用方便。

6.安全性能好

聚合物鋰離子電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑軟包裝，有別于液態(tài)電芯的金屬外殼，一旦發(fā)生安全隱患，液態(tài)電芯容易爆炸，而聚合物電芯最多只會氣鼓。

7.厚度小，能做得更薄

超薄，電池能夠組裝進信用卡中。普通液態(tài)鋰電采用先定制外殼，后塞正負極材料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技術(shù)瓶頸，聚合物電芯則不存在這一問題，厚度可做到1mm以下，符合時下手機需求方向。

8.重量輕

采用聚合物電解質(zhì)的電池無需金屬殼來作為保護外包裝。聚合物電池重量較同等容量規(guī)格的鋼殼鋰電輕40%，較鋁殼電池輕20%。

9.容量大

聚合物電池較同等尺寸規(guī)格的鋼殼電池容量高10～15%，較鋁殼電池高5～10%，成為彩屏手機及彩信手機的首選，現(xiàn)在市面上新出的彩屏和彩信手機也大多采用聚合物電芯。

10.內(nèi)阻小

聚合物電芯的內(nèi)阻較一般液態(tài)電芯小，目前國產(chǎn)聚合物電芯的內(nèi)阻甚至可以做到35m以下，極大的減低了電池的自耗電，延長手機的待機時間，完全可以達到與國際接軌的水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想選擇，成為最有希望替代鎳氫電池的產(chǎn)品。

11.形狀可定制

制造商不用局限于標準外形，能夠經(jīng)濟地做成合適的大小。聚合物電池可根據(jù)客戶的需求新增或減少電芯厚度，開發(fā)新的電芯型號，價格便宜，開模周期短，有的甚至可以根據(jù)手機形狀量身定做，以充分利用電池外殼空間，提升電池容量。

12.放電特性佳

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

13.保護板設(shè)計簡單

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性，因此聚合物電池的保護線路設(shè)計可考慮省略PTC和保險絲，從而節(jié)約電池成本。

缺點：

1.電池成本高，電解質(zhì)體系提純困難。

2.要保護線路控制，過充或者過放都會使電池內(nèi)部化學物質(zhì)的可逆性遭到破壞，從而嚴重影響電池的壽命。

聚合物鋰離子電池技術(shù)的進步及其在新興關(guān)鍵市場(電動汽車領(lǐng)域)的應(yīng)用在全球掀起了研發(fā)熱潮，聚合物鋰離子電池必將在電動汽車和新能源領(lǐng)域發(fā)揮重要用途。目前電動汽車廣泛使用的鋰離子電池是磷酸鐵鋰離子電池，具有良好的熱穩(wěn)定性和安全性，價格相對較低。這些因素使磷酸鐵鋰離子電池成為小型電動汽車和插電式混合動力鋰電池的首選。但是，在鋰離子電池中，磷酸鋰離子電池的比能、比功率、工作電壓都相對較低，而鈷酸鋰、錳酸鋰離子電池在大型純電動汽車的應(yīng)用中更具優(yōu)勢。