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聚合物锂离子蓄电池
阅读:1242时间:2020-11-04 14:25:48

根据锂离子电池所用电解质材料的不同,锂离子电池分为液态锂离子电池(Liquified Lithium-Ion Battery,简称为LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium-Ion Battery, 简称为PLB)或塑料锂离子电池(Plastic Lithium Ion Batteries, 简称为PLB)。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料,负极为石墨,电池工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同, 液态锂离子电池使用液体电解质, 聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物凝胶电解质。

特点

聚合物锂离子电池具有以下特点 :

①塑形灵活性;

②更高的质量比能量(3倍于MH-Ni电池);

③电化学稳定窗口宽,可达5V;

④完美的安全可靠性;

⑤更长循环寿命,容量损失少;

⑥体积利用率高。

原理

锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中,液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2,LiNiO2或LiMn2O4,负极采用锂—碳层间化合物LixC6,典型的电池体系为:

(-) C | LiPF6—EC+DEC | LiCoO2 (+)

正极反应(还原反应):Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2----------- (2.1)

负极反应(氧化反应):LixC6-xe-=6C+xLi+----------- (2.2)

电池总反应:Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C----------- (2.3)

聚合物锂离子电池的原理与液态锂相同,主要区别是电解液与液态锂不同。电池主要的构造包括有正极、负极与电解质三项要素。所谓的聚合物锂离子电池是说在这三种主要构造中至少有一项或一项以上使用高分子材料做为主要的电池系统。而在目前所开发的聚合物锂离子电池系统中,高分子材料主要是被应用于正极及电解质。正极材料包括导电高分子聚合物或一般锂离子电池所采用的无机化合物,电解质则可以使用固态或胶态高分子电解质,或是有机电解液,一般锂离子技术使用液体或胶体电解液,因此需要坚固的二次包装来容纳可燃的活性成分,这就增加了重量,另外也限制了尺寸的灵活性 。

新一代的聚合物锂离子电池在形状上可做到薄形化(ATL电池最薄可达0.5毫米,相于一张卡片的厚度)、任意面积化和任意形状化,大大提高了电池造型设计的灵活性,从而可以配合产品需求,做成任何形状与容量的电池,为设备开发商在电源解决方案上提供了一些设计灵活性和适应性,以最大化地优化其产品性能。同时,聚合物锂离子电池的单位能量比目前的一般锂离子电池提高了20%,其容量、与环保性能等方面都较锂离子电池,有一些改善。

注意事项

重视短路情况

聚合物锂离子电池,在充电过程中很容易发生短路情况。包括:内部短路,外部短路等情况。

虽然,现在大多数锂离子电池都带有防短路的保护电路,还有防爆线,但很多情况下,这个保护电路在各种情况下不一定会起作用,防爆线能起的作用也很有限。

充电不要过充

聚合物锂离子电池,如果充电时间过长,发生膨胀的可能性就会加大。

锂的化学性质非常活泼,很容易燃烧,当电池充放电时,电池内部持续升温,活化过程中所产生的气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度,如外壳有伤痕,即会破裂,引起漏液、起火,甚至爆炸。而聚合物锂离子电池只会膨胀。

大家在使用时候,一定要注意安全。

性能研究

对均聚物聚偏氟乙烯(PVdF)、偏氟乙烯与六氟丙烯的二元共聚物(PVdF-HFP)分别作为聚合物锂离子电池骨架材料的性能进行了对比研究。研究结果表明,采用适当的技术手段,可使PVdF作为聚合物锂离子电池的骨架材料获得比PVdF-HFP共聚物更为优良的性能。

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