软包锂离子电池的循环性能怎么样？软包锂电池的相关参数和优缺点介绍

　锂离子电池是近十年来发展起来的一种新型可充电电池，其比能量高，无记忆效应，绿色环保，放电电压是镍镉和镍氢电池的3倍，因而一经问世就受到了人们的广泛注意，发展非常迅速。目前只有少数几个国家已经实现了产业化，其中以日本的产业化工作做得最好．我国是锂离子电池产业化开发最早的发展中国家．经过近几年的发展，特别是在国家相关政策导向的积极推动下，国内锂离子电池取得了突飞猛进的成绩，产品的各种性能取得了相当大的进步，锂离子电池生产链日益完善，产业化程度日益提高，形成了与世界发达国家争先的态势．凭借丰富的自然资源和较低的劳动力成本，中国锂离子电池行业在国际性竞争中具有明显的优势。

　　锂离子电池无疑是当今科技含量很高用途广泛的新一代电池．它体积比能量和质量比能量高，可充且无污染，具备了当前电池工业发展的三大优势，被人们称之为“最有前途的化学电源”．锂离子电池技术目前常见有两种：以金属为外壳的液态锂离子电池和聚合物锂离子电池．液态锂离子电池外壳一般为钢外壳或铝外壳，可塑性不及聚合物锂离子电池．而聚合物锂离子电池的制造工艺复杂，特别是成品率低使此电池产业化受到很大的限制．笔者首推软包装锂离子电池，其特点是综合液态锂离子电池的基本电化学性能以及聚合物锂离子电池的外形包装上独特的优点，并采用与液态锂离子电池相似的液体电解液作为锂离子在正负极之间传输的介质，而外形包装上则采用多层塑料复合薄膜．软包装锂离子电池的突出优点是其制作过程简单，成本低，成品率高，其目标是取代聚合物锂离子电池的市场，并和不锈钢壳锂离子电池形成竞争之态．不锈钢壳锂离子电池、聚合物锂离子电池和软包装锂离子电池三种不同技术的比较如表1所列．本文研究了软包装锂离子电池的各种电化学性能以及与不锈钢外壳锂离子电池相互之间的区别等内容，以验证软包装锂离子电池产业化的可能性。

　　图1a给出了软包装锂离子电池在0．5C（250mA）、1C（500mA）和2C（1000mA）3个放电倍率下电池容量与电压的关系曲线，在2C电流放电下软包装锂离子电池能够放出0．5C下容量的91．7％，表明电池具有良好的大电流放电能力．图1b给出的是不锈钢外壳锂离子电池在0．5C、1C和2c3个放电倍率下的电池容量与电压之间关系的曲线，同样在2c电流放电下不锈钢外壳锂离子电池能够放出0．5c下容量的92．2％．对于同样的电池尺寸，软包装锂离子电池的放电容量要比不锈钢外壳锂离子电池的放电容量高10％左右，这是由于两种电池内部结构不同所造成的．其原因如下：软包装锂离子电池内部卷绕后电芯的最外层为正极极片，不锈钢壳电池内部卷绕后电芯的最外层为负极极片，在结构上，软包装锂离子电池具有更多的正极材料敷料量，而锂离子电池的放电容量是由正极决定的，因而软包装电池的容量相对比不锈钢电池高．电池内部电芯采取不同结构，这和外壳所采用材料相关．软包装锂离子电池外壳是采用中间层为Al箔隔离层的铝塑包装膜，如果和最外层为负极极片的内部卷绕电芯相接触，在极低电位下（满充电时约0．05mVVS．Li）可能带来软包装的Al箔隔离层的溶解，造成电池失效．如果不锈钢壳电池采用最外层为正极极片的内部卷绕电芯，则存在正极极片上的极耳（通常为Al带材）与不锈钢外壳焊接问题，因而通常采用最外层为负极极片的内部卷绕电芯．从结构上来说，软包装锂离子电池在容量方面比不锈钢外壳锂离子电池有竞争优势。

　　2．2高低温性能

　　图2是两种锂离子电池的高低温放电曲线，测试过程是在高低温试验箱中进行的．电池在测试开始前经过1C电流充电至4．2V，并在此电压下继续恒压充电2h，之后静置2h．

　　由图可见，软包装锂离子电池在高温45cc、低温一10℃的放电容量达到了电池在常温25℃下容量的102．8％和87．8％，电池具有良好的高低温性能．而不锈钢外壳的锂离子电池的高低温性能，其在高温45℃、低温一1O℃的放电容量达到了电池在常温25℃下容量的103．2％和93．4％．由图可知，软包装锂离子电池在低温下的放电容量保持率接近不锈钢外壳锂离子电池的低温下的容量保持率。

　　2．3循环稳定性

　　图3是两种锂离子电池的循环性能比较图，其中凡为循环次数，c为电池容量，电池充放电循环制度为1CmA充电至4．2V，并在此电压下恒压充电2h后静置10rain，然后1CmA放电至3．0V．电池经过300次循环以后，软包装锂离子电池的放电容量保持在初始容量的90．6％左右，而不锈钢壳锂离子电池的放电容量则保持在初始容量的91．3％．由图可知，以铝塑复合膜包装外壳取代常规金属外壳所制作的锂离子电池，在循环稳定性能方面是良好的．铝塑复合膜的结构、材料以及极耳密封胶的性能，可完全隔离开电池内部和外界环境的相互反应，铝塑复合膜可完成类似于金属外壳所具有的良好密封功能。

　　软包装锂离子电池其它性能如储存性能、自放电性能和各种安全性能的测试已经完成，产品基本达到国家标准《蜂窝电话用锂离子电池总规范GB／T18287-2000）测试的要求．软包装锂离子产品目前正接受市场的考验，主要应用在MP3、无线耳机、车载DVD等用途上。

　随着智能手机成为最主要的移动互联终端，越来越多的新技术被应用到智能手机领域，大大提升了用户的操作体验，智能手机代替传统功能手机已成为手机市场主流。相比普通手机，智能手机具有更高的硬件配置，更多操作功能，其使用频率也较之传统手机更高，多核、大屏、薄型化成为智能机的发展趋势。这意味着，智能手机的耗电量也相应加大，而留给电池的空间却没有增加，且要求电池容量越做越大、外形越做越薄。薄型化、大容量且更安全的聚合物电池更受智能机青睐。与聚合物电池在性能上差别不大，但成本具有显著优势的软包装锂离子电池成为首选，市场发展空间巨大。

　　软包锂电池优点

　　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。

　　软包锂电池缺点

　　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。

　　涂碳铝箔在锂电池应用中的优势

　　1.抑制电池极化，减少热效应，提高倍率性能；

　　2.降低电池内阻，并明显降低了循环过程的动态内阻增幅；

　　3.提高一致性，增加电池的循环寿命；

　　4.提高活性物质与集流体的粘附力，降低极片制造成本；

　　5.保护集流体不被电解液腐蚀；

　　6.改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。

　　涂层双面厚度：A款4～6μm，B款2～3μm。

　　导电涂层

　　利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理是一项突破性的技术创新，覆碳铝箔/铜箔就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒，均匀、细腻地涂覆在铝箔/铜箔上。它能提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以大幅度降低正/负极材料和集流之间的接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，可减少粘结剂的使用量，进而使电池的整体性能产生显著的提升。涂层分水性（水剂体系）和油性（有机溶剂体系）两种类型。

　　性能优势

　　涂碳铝箔/铜箔的性能优势

　　1.显著提高电池组使用一致性，大幅降低电池组成本。如：

　　明显降低电芯动态内阻增幅;

　　·提高电池组的压差一致性;

　　·延长电池组寿命;

　　大幅降低电池组成本。

　　软包锂电池参数

　　项目编号：09AQ050-01

　　组合方式：PL083450-1S1P

　　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

　　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

　　过放保护电压2.5±0.05V

　　过流值：2~4A
　　3、结语

　　对软包装锂离子电池的电化学性能，如倍率放电能力、高低温放电能力和电池循环稳定性等方面的研究表明，软包装锂离子电池具有非常高的应用价值．它既不同于一般金属外壳锂离子电池，也不同于聚合物锂离子电池，是一种新型锂离子电池，这种电池具有重量比能量高、外形可塑性好和生产工艺简单等优点，可望进行大规模生产。