認識鋰離子電池和聚合物電池

鋰離子電池

現(xiàn)已廣泛被大家使用的鋰離子電池是由鋰電池發(fā)展而來的。所以在認識鋰離子電池之前，我們先來介紹一下鋰電池。舉例來講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的負極材料是鋰金屬，正極材料是碳材。按照大家習慣上的命名規(guī)律，我們稱這種電池為鋰電池。

鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極材料是碳材。電池通過正極產(chǎn)生的鋰離子在負極碳材中的嵌入與遷出來實現(xiàn)電池的充放電過程，為了區(qū)別于傳統(tǒng)意義上的鋰電池，所以人們稱之為鋰離子電池。

鋰離子電池的廣泛用途

發(fā)展高科技的目的是為了使其更好的服務于人類。鋰離子電池自1990年問世以來，因其卓越的性能得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛地應用于社會。鋰離子電池以其它電池所不可比擬的優(yōu)勢迅速占領了許多領域，象大家熟知的移動電話、筆記本電腦、小型攝像機等等，且越來越多的國家將該電池應用于特種用途。應用表明，鋰離子電池是一種理想的小型綠色電源。

鋰離子電池的主要構(gòu)成

(1）電池蓋

(2）正極----活性物質(zhì)為氧化鈷鋰

（3）隔膜----一種特殊的復合膜

（4）負極----活性物質(zhì)為碳

（5）有機電解液

（6）電池殼

鋰離子電池的優(yōu)越性能

我們經(jīng)常說的鋰離子電池的優(yōu)越性是針對于傳統(tǒng)的鎳鎘電池（Ni/Cd）和鎳氫電池（Ni/MH）來講的。那么，鋰離子電池究竟好在哪里呢？

（1）工作電壓高（2）比能量大（3）循環(huán)壽命長（4）自放電率低（5）無記憶效應（6）無污染

鋰離子電池的工作原理

大家都已知道，鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極是碳。

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

同樣道理，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。

不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優(yōu)秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字搖椅式電池。

鋰離子電池的安全特性

鋰離子電池已非常廣泛的應用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對應該是鋰離子電池的第一項考核指標。對于鋰離子電池安全性能的考核指標，國際上規(guī)定了非常嚴格的標準，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應該滿足以下條件。

（1）短路：不起火，不爆炸（2）過充電：不起火，不爆炸（3）熱箱試驗：不起火，不爆炸（150℃恒溫10min）（4）針剌：不爆炸（用Ф3mm釘穿透電池）（5）平板沖擊：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高處砸向電池）（6）焚燒：不爆炸（煤氣火焰燒烤電池）

聚合物電池

鋰聚合物電池（Li-polymer，又稱高分子鋰電池）：它也是鋰離子電池的一種,但是與液鋰電池(Li-ion)相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化，以及高安全性和低成本等多種明顯優(yōu)勢，是一種新型電池。在形狀上，鋰聚合物電池具有超薄化特征，可以配合各種產(chǎn)品的需要，制作成任何形狀與容量的電池。該類電池可以達到的最小厚度可達0.5mm。

它的標稱電壓與Li-ion一樣也是3.6或3.7V,沒有記憶效應。

聚合物鋰離子電池的特點概述

根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池(lithiumionbattery,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymerlithiumionbattery,簡稱為LIp)兩大類。聚合物鋰離子電池所用的正負極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，電池的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,鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì),而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膠體電解質(zhì)。

聚合物鋰離子電池可分為三類：（1）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率低，適于高溫使用。（2）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，從而提高離子電導率，使電池可在常溫下使用。（3）聚合物正極材料的鋰離子電池。采用導電聚合物作為正極材料，其比能量是現(xiàn)有鋰離子電池的3倍，是最新一代的鋰離子電池。

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，也不會產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問題，因此可以用鋁塑復合薄膜制造電池外殼，從而可以提高整個電池的比容量；聚合物鋰離子電池還可以采用高分子作正極材料，其質(zhì)量比能量將會比目前的液態(tài)鋰離子電池提高50％以上。此外,聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比鋰離子電池有所提高?；谝陨蟽?yōu)點，聚合物鋰離子電池被譽為下一代鋰離子電池。

一般的電池主要的構(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主要構(gòu)造中至少有一項或一項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，負極則通常采用鋰金屬或鋰碳層間化合物。一般鋰離子技術使用液體或膠體電解液，因此需要堅固的二次包裝來容納可燃的活性成分，這就增加了重量和成本，另外也限制了尺寸的靈活性。而聚合物鋰離子工藝中沒有多余的電解液，因此它更穩(wěn)定，也不易因電池的過量充電、針刺、碰撞或其他損害、以及過量使用而造成危險情況。

新一代的聚合物鋰離子電池在形狀上可做到薄形化（最薄0.8毫米）、任意面積化和任意形狀化，大大提高了電池造型設計的靈活性，從而可以配合產(chǎn)品需求，做成任何形狀與容量的電池，為應用設備開發(fā)商在電源解決方案上提供了高度的設計靈活性和適應性，以最大化地優(yōu)化其產(chǎn)品性能。同時，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50%，其容量、充放電特性、安全性、工作溫度范圍、循環(huán)壽命（超過500次）與環(huán)保性能等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。

優(yōu)勢：

超薄，電池能夠組裝進信用卡中

外形靈活：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。

質(zhì)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。

改進了安全：過充更穩(wěn)定，電解液泄漏的幾率更低。

局限：

和鋰離子電池相比能量密度和循環(huán)次數(shù)都有下降。

制造昂貴。

沒有標準外形，大多數(shù)電池為高容量消費市場而制造。

和鋰離子電池相比，價格、能量比較高。