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聚合物鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池的區(qū)別

聚合物鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池的區(qū)別

發(fā)布人:Jay 發(fā)布時間:2021-08-14 瀏覽次數(shù):4284

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(lithium ion battery,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(polymer lithium ion battery,簡稱為LIP))兩大類。

鋰離子電池

液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池所用的正負(fù)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。一般正極使用LiCoO2,負(fù)極使用各種碳材料如石墨,同時使用鋁、銅做集流體。

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)。

聚合物鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池材料對比表



電解質(zhì)
殼體/包裝
隔膜
集流體
液態(tài)鋰離子電池
液態(tài)
不銹鋼、鋁
25uPE
銅箔和鋁箔
聚合物鋰離子電池 膠體聚合物
鋁/PP復(fù)合膜
沒有隔膜或uPE
銅箔和鋁箔



與液態(tài)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(chǎn)方式與液態(tài)鋰電不同,聚合物越薄越好生產(chǎn),理論上可以生產(chǎn)出0.5mm以下厚度的電池。

液態(tài)鋰電正好相反,越厚越好生產(chǎn),低于4mm厚度的電池很難生產(chǎn),即使生產(chǎn)出來了,容量明顯不如聚合物鋰電,成本也沒優(yōu)勢。

因而,電池越薄,聚合物生產(chǎn)成本越低、液態(tài)生產(chǎn)成本越高但較厚的規(guī)格上,液態(tài)鋰電供應(yīng)鏈成熟,工藝成熟,生產(chǎn)效率高,成品率高,有很強的制造成本優(yōu)勢。從目前市場來看,5mm、6mm厚度系列的液態(tài)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(guī)格上的材料成本與液態(tài)接近,但目前5mm、6mm系列電池的工藝成本要比液態(tài)高出很多,因而,要在此規(guī)格上與液態(tài)真正形成競爭,還有不少距離。

一般鋰離子技術(shù)使用液體或膠體電解液,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(shè)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(yīng)用設(shè)備開發(fā)商在電源解決方案上提供了高度的設(shè)計靈活性和適應(yīng)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。


鋰離子電池工作原理

鋰離子電池的正極材料是氧化鉆鋰,負(fù)極是碳。

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對電池進(jìn)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(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,到達(dá)負(fù)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(dāng)對電池進(jìn)行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)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(fù)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。

鋰離子電池的電壓使用對應(yīng)的參數(shù):

鋰離子電池標(biāo)稱電壓(工作電壓):3.7V

充電最高電壓:4.2V

放電截止電壓:2.75V

最佳貯存電壓:3.8士0.1V(45%~60%容量荷

電狀態(tài))

現(xiàn)行業(yè)出貨電壓:3.8~3.9V

過充電保護(hù)電壓:4.28V以下

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