软包锂电池和硬包锂电池它们的不同之处在哪儿？两者的工作原理相同吗？
来源：宝鄂实业
2019-04-15 09:15
点击量：次
锂电池简介
“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.WhitTIngham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
锂离子电池结构
锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品，电池的主要构成为正负极、电解质、隔膜以及外壳。
正极---采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。
负极----材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物。
电解质---采用LiPF6的乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。
隔膜---采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。
外壳---采用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功能。
锂离子电池工作原理
锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。此时正极发生的化学反应为：
2.jpg
同样道理，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。此时负极发生的化学反应为：
3.jpg
不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。
软包锂电池介绍
软包锂电池只是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳。在结构上采用铝塑膜包装，在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开。国内锂电池三元材料专利技术布局现状究竟如何？
核心专利要“弯道超车”
有专业人士对三元材料领域的国内外专利情况进行统计，结果表明：首先，国内三元材料发展起步晚，基础和核心专利欠缺，与日韩企业、美国3M公司等还有较大差距。
比如，2005年11月15日，3M公司获得关于NiCoMn三元材料授权的美国专利US6964828B2及其同族专利CN100403585C等，其主要限定了NiCoMn中Ni的含量，成为三元材料的基础核心专利，至今制约着中国锂电行业三元材料的发展。
其次，围绕三元材料改性的专利主要为提高电化学性能，但安全性和成本问题没有得到有效突破。与提高电化学性能发明专利的迅猛增长形成对比的是三元材料的安全性和降低成本等方面申请量增长较缓。这也说明，在研发投入明显增加且电池安全性十分重要的情况下，三元材料的安全性和成本问题没有得到有效的突破。
以国内某研究所的发明专利“钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法”为例，该发明专利通过优化包覆工艺对三元正极材料进行改性，可有效改善材料的首次库仑效率和放电比容量，但对材料的循环性能等其它方面没有明显改善。而且包覆工艺还要大量使用酒精，对工艺设备和车间条件（防爆车间）要求较高，酒精的回收利用还需要额外增加处理成本等。
基于上述分析，电池中国网认为有两点需要国内正极材料企业重点关注：第一，国内三元材料专利申请比较分散，尤其是龙头企业涉足较少，整体研究氛围不强，需要国内企业重视正极材料的研发及知识产权的保护；第二，三元材料的安全性、成本问题等存在较大的发展空间。国外申请人的布局并不完善，国内企业若能在这些方面加大研发投入，尽早掌握核心专利，才有可能实现在三元材料领域的“弯道超车”。
专利授权许可或是无奈之举
业内共识，国内正极材料企业除了应积极重视自主研发及知识产权的保护之外，企业之间的专利授权许可也是产业可持续发展的一个选择。电池中国网发现，近期正极材料企业专利布局情况如下：
2018年1月和2017年11月，巴斯夫分别宣布授予瑞翔新材和北大先行有关美国阿贡国家实验室镍钴锰（NCM）正极材料相关专利的分许可。授权后，两家公司可在美国市场制造、使用、销售、许诺销售、分销和进口镍钴锰正极材料。
1月29日，陶氏化学公司与上海华谊（集团）公司签署技术许可协议，由陶氏非排他性地授权两种锂离子电池的正极材料核心技术：磷酸锂铁锰（LMFP）和锂镍锰钴氧化物（NMC）。
从上述授权许可信息来看，随着国内动力电池及三元材料企业加速进入国际市场，国内部分三元材料企业不得不加强专利布局，以获得相关的营运自由度，配合电池客户应对国外严苛的资质审定。
软包锂电池参数
标称电压：3.7V
工作电压：2.4~4.2V
标称容量：1250mAh
标准放电持续电流：0.2C
最大放电持续电流：0.5C
工作温度：充电：0~45℃
放电：-20~60℃
产品尺寸：MAX9.5*35*52mm
成品内阻：≤150mΩ
过放保护电压2.5±0.05V
引线型号：国标线UL1007/24#，线长55mm保护参数：过充保护电压/每串4.325±0.025V
过流值：2~4A
软包电池的优点
1.安全性能好
软包电池，而不像钢壳铝壳电芯那样会发生爆炸。
2.重量轻
软包电池重量较同等容量的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。
3.容量大
软包电池较同等规格尺寸的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%。
4.内阻小
软包电池的内阻较锂电池小，目前国产软包电池芯的内阻最小可做到35mΩ以下，极大的降低了电池的自耗电。
5.设计灵活
软包电池的形状可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。
软包电池的缺点
现有的软包电池芯型号较少，无法满足市场需求；
开发新的型号成本高。
锂电池软包和硬包的区别
锂电池软包和硬包的区别主要是指锂电池外壳的材质，如果外面有包装的话，就不容易看出来，必须看到电池本体，钢壳电池的重量上会比同体积的电池重点，但是铝壳和软包装的就不容易区分，不过软包装电池会比铝壳电池软一点，用手掰很容易变形。
“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M.S.WhitTIngham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
锂离子电池结构
锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品，电池的主要构成为正负极、电解质、隔膜以及外壳。
正极---采用能吸藏锂离子的碳极，放电时，锂变成锂离子，脱离电池阳极，到达锂离子电池阴极。
负极----材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物。
电解质---采用LiPF6的乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系。
隔膜---采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。
外壳---采用钢或铝材料，盖体组件具有防爆断电的功能。
锂离子电池工作原理
锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。此时正极发生的化学反应为：
2.jpg
同样道理，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。此时负极发生的化学反应为：
3.jpg
不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。
软包锂电池介绍
软包锂电池只是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳。在结构上采用铝塑膜包装，在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开。国内锂电池三元材料专利技术布局现状究竟如何？
核心专利要“弯道超车”
有专业人士对三元材料领域的国内外专利情况进行统计，结果表明：首先，国内三元材料发展起步晚，基础和核心专利欠缺，与日韩企业、美国3M公司等还有较大差距。
比如，2005年11月15日，3M公司获得关于NiCoMn三元材料授权的美国专利US6964828B2及其同族专利CN100403585C等，其主要限定了NiCoMn中Ni的含量，成为三元材料的基础核心专利，至今制约着中国锂电行业三元材料的发展。
其次，围绕三元材料改性的专利主要为提高电化学性能，但安全性和成本问题没有得到有效突破。与提高电化学性能发明专利的迅猛增长形成对比的是三元材料的安全性和降低成本等方面申请量增长较缓。这也说明，在研发投入明显增加且电池安全性十分重要的情况下，三元材料的安全性和成本问题没有得到有效的突破。
以国内某研究所的发明专利“钛溶胶包覆改性三元正极材料的制备方法”为例，该发明专利通过优化包覆工艺对三元正极材料进行改性，可有效改善材料的首次库仑效率和放电比容量，但对材料的循环性能等其它方面没有明显改善。而且包覆工艺还要大量使用酒精，对工艺设备和车间条件（防爆车间）要求较高，酒精的回收利用还需要额外增加处理成本等。
基于上述分析，电池中国网认为有两点需要国内正极材料企业重点关注：第一，国内三元材料专利申请比较分散，尤其是龙头企业涉足较少，整体研究氛围不强，需要国内企业重视正极材料的研发及知识产权的保护；第二，三元材料的安全性、成本问题等存在较大的发展空间。国外申请人的布局并不完善，国内企业若能在这些方面加大研发投入，尽早掌握核心专利，才有可能实现在三元材料领域的“弯道超车”。
专利授权许可或是无奈之举
业内共识，国内正极材料企业除了应积极重视自主研发及知识产权的保护之外，企业之间的专利授权许可也是产业可持续发展的一个选择。电池中国网发现，近期正极材料企业专利布局情况如下：
2018年1月和2017年11月，巴斯夫分别宣布授予瑞翔新材和北大先行有关美国阿贡国家实验室镍钴锰（NCM）正极材料相关专利的分许可。授权后，两家公司可在美国市场制造、使用、销售、许诺销售、分销和进口镍钴锰正极材料。
1月29日，陶氏化学公司与上海华谊（集团）公司签署技术许可协议，由陶氏非排他性地授权两种锂离子电池的正极材料核心技术：磷酸锂铁锰（LMFP）和锂镍锰钴氧化物（NMC）。
从上述授权许可信息来看，随着国内动力电池及三元材料企业加速进入国际市场，国内部分三元材料企业不得不加强专利布局，以获得相关的营运自由度，配合电池客户应对国外严苛的资质审定。
软包锂电池参数
标称电压：3.7V
工作电压：2.4~4.2V
标称容量：1250mAh
标准放电持续电流：0.2C
最大放电持续电流：0.5C
工作温度：充电：0~45℃
放电：-20~60℃
产品尺寸：MAX9.5*35*52mm
成品内阻：≤150mΩ
过放保护电压2.5±0.05V
引线型号：国标线UL1007/24#，线长55mm保护参数：过充保护电压/每串4.325±0.025V
过流值：2~4A
软包电池的优点
1.安全性能好
软包电池，而不像钢壳铝壳电芯那样会发生爆炸。
2.重量轻
软包电池重量较同等容量的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。
3.容量大
软包电池较同等规格尺寸的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%。
4.内阻小
软包电池的内阻较锂电池小，目前国产软包电池芯的内阻最小可做到35mΩ以下，极大的降低了电池的自耗电。
5.设计灵活
软包电池的形状可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。
软包电池的缺点
现有的软包电池芯型号较少，无法满足市场需求；
开发新的型号成本高。
锂电池软包和硬包的区别
锂电池软包和硬包的区别主要是指锂电池外壳的材质，如果外面有包装的话，就不容易看出来，必须看到电池本体，钢壳电池的重量上会比同体积的电池重点，但是铝壳和软包装的就不容易区分，不过软包装电池会比铝壳电池软一点，用手掰很容易变形。
