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      聚合物電池和鋰電池的區別

      作者:????來源:????發布時間:2019-08-23 14:51????瀏覽量:

      鋰電池的概念使用非常頻繁,稍加留意,我們會發現用這個概念其實是有廣義、較狹義和狹義三種區別的。廣義的鋰電池包括鋰原電池和;由于鋰離子電池比鋰原電池應用更廣,所以鋰電池在較狹義上通常是指鋰離子電池;在鋰離子電池內部又有兩種分類:和液態鋰離子電池,因為質量更大、應用更多的是液態鋰離子電池,所以鋰電池的狹義理解就是指液態鋰離子電池,而聚合物鋰離子電池又叫,人們習慣上簡稱為。如果在廣義和較狹義的意思上比較鋰聚合物電池和鋰電池的區別,那么,唯一的就是種概念和屬概念的關系,鋰聚合物電池被包含于鋰電池。因此,具有比較意義的就是狹義層面上的比較:即聚合物電池和液態鋰離子電池的比較,基于此,以下用鋰電池代指液態鋰離子電池。

       

      1、根本區別是原材料,這是二者各種不同表現的總根源。聚合物電池是指在正極、負極或電解質三大組件中至少有一項使用高分子材料。高分子的意思是分子量大,與其相對應的概念是小分子,高分子具有高強度、高韌性和高彈性。目前研發的聚合物電池高分子材料主要用于正極與電解質。①聚合物電池正極材料除了采用鋰電池的無機化合物,還可以采用導電高分子聚合物;②、聚合物電池的電解質有高分子電解質(固態或膠態)和有機電解液,鋰電池使用電解液(液體或膠體)

       

      2、在塑形上,聚合物電池可以做到薄形化、任意面積化和任意形狀化,原因在于其電解質可固態可膠態而非液態,鋰電池則采用電解液,需要一個堅固的外殼作為二次包裝容納電解液。因此,這也使得鋰電池增加了一部分重量。

       

      3、安全性方面:當前的聚合物多是軟包電池,采用鋁塑膜做外殼,當內部采用有機電解質時,即使液體很熱也不爆炸,因為鋁塑膜聚合物電池采用固態或膠態而無漏液,只是自然破裂。但是任何事情都不是絕對的,如果瞬間電流足夠大,發生短路,則電池自燃或爆裂并非不可能,手機和平板電腦安全事故的發生多由這種情況引起。

       

      4、電芯電壓:由于聚合物電池采用高分子材料,可在電芯里做成多層組合達到高電壓,而鋰電池電芯標稱容量是3.6V,要想在實際運用中達到高電壓,則需要將多個電芯串聯在一起才能形成理想的高電壓工作平臺。

       

      如果用以上幾個特點對比聚合物電池和鋰電池哪個好,那么結論就是一定的,然而,在市場上還是鋰電池的應用占主體地位,這說明鋰電池也有相對優勢,我們繼續比較下去。

       

      5、導電性:聚合物電池的固態電解質離子電導率低,目前主要是加入了一些添加劑使其成為凝膠電解質,以改善電導率。這也只是增加了離子電導,不似鋰電池的電導率保持一個穩定的值,而不會受輔助材料質量的影響。

       

      6、容量:聚合物電池的容量并無有效提升,與標準容量的鋰電池相比還有所減少。

       

      7、制造工藝:聚合物電池越薄越好生產,鋰電池越厚越好生產,這使得鋰電池在應用上可拓展領域更多。

       

      8、價格:這是決定二者市場容量的關鍵因素,目前,市場上聚合物電池價格普遍高于鋰電池,這影響到二者的市場容量,前者與后者之比是1:9。

       

      很難絕對的說聚合物電池和鋰電池哪個好,它們各有千秋,如果非要說個結論,則聚合物電池在小型應用上多些,而鋰電池在大型應用上更有前途,如果聚合物電池能夠突破價格和設計的局限性,或許代表了電池發展趨勢,因其環保和安全性更符合潮流。

       

      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,以及高安全性等多種明顯優勢,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一樣也是標稱電壓3.7V,沒有記憶效應。

       

      聚合物鋰離子電池

       

      根據鋰離子電池所用電解質材料不同,鋰離子電池可以分為液態鋰離子電池(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。它們的主要區別在于電解液的不同,鋰離子電池使用的是液體電解液,而聚合物鋰離子電池則以膠態聚合物電解液來代替。

       

      普通鋰離子電池在過充、短路等情況時候發生時,電池內部可能出現升溫、正極材料分解、負極和電解液材料被氧化等現象,進而導致氣體膨脹和電池內壓加大,當壓力達到一定程度后就可能出現爆炸。而聚合物鋰離子電池因為使用了膠態電解質,不會因為液體沸騰而產生大量氣體,從而杜絕了劇烈爆炸的可能。

       

      目前國內的聚合物電池多數僅僅是軟包電池,采用鋁塑膜做外殼,但電解液并沒有改變。這種電池同樣可以薄型化,其低溫放電特性比聚合物電池更好,而材料能量密度則與液態鋰電池、普通聚合物電池基本一致,但因為使用了鋁塑膜,因此比普通液態鋰電更輕。安全方面,當液體剛沸騰時軟包電池的鋁塑膜會自然鼓包或破裂,同樣不會爆炸。

       

      須注意的是,新型電池依然可能燃燒或膨脹裂開,安全方面并非萬無一失。

       

      與液態鋰離子電池相比,聚合物鋰離子電池不但安全性高,同時還具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優點,外殼也使用了更輕的鋁塑復合薄膜。不過,其低溫放電性能可能還有提升的空間。

       

      液態鋰電

       

      由于各個廠商生產工藝的不同,市場上的聚合物鋰電分為卷繞式(索尼、東芝為代表)、疊片式(TCL、ATL為代表)兩種不同結構,但適應于手機需求的規格大都在4mm厚度以下。與液態比較,由于聚合物外包裝采用了更薄的鋁膜,比鋼殼、鋁殼更薄,而且生產方式與液態鋰電不同,聚合物越薄越好生產,理論上可以生產出0.5mm以下厚度的電池。

       

      液態鋰電正好相反,越厚越好生產,低于4mm厚度的電池很難生產,即使生產出來了,容量明顯不如聚合物鋰電,成本也沒優勢。因而,電池越薄,聚合物生產成本越低、液態生產成本越高。

       

      但較厚的規格上,液態鋰電供應鏈成熟,工藝成熟,生產效率高,成品率高,有很強的制造成本優勢。從市場來看,5mm、6mm厚度系列的液態鋰電池雖然比3mm、4mm厚度系列電池容量高很多,但售價要低很多。聚合物從理論上來講,在5mm、6mm厚度規格上的材料成本與液態接近,但目前5mm、6mm系列電池的工藝成本要比液態高出很多,因而,要在此規格上與液態真正形成競爭,還有不少距離。

       

      一般的電池主要的構造包括有正極、負極與電解質三項要素。所謂的聚合物鋰離子電池是說在這三種主要構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。所開發的聚合物鋰離子電池系統中,高分子材料主要是被應用于正極及電解質。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,電解質則可以使用固態或膠態高分子電解質,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。

       

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