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电池知识

锂电池与聚合物电池两者的主要区别介绍

来源:宝鄂实业    2019-07-16 15:39    点击量:

聚合物电池严格来说是叫“锂聚合物电池”(Li-polymer,又称高分子锂电池):它也是锂离子电池的一种,但是与液锂电池(Li-ion)相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性等多种明显优势,是一种新型电池。在形状上,锂聚合物电池具有超薄化特征,可以配合各种产品的需要,制作成任何形状与容量的电池。该类电池可以达到的最小厚度可达0.5mm。它的标称电压与Li-ion一样也是标称电压3.7V,没有记忆效应。

 

“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。

 

两者的主要区别为:

 

1、聚合物电池无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。而锂电池是有液体存在的

 

2、聚合物电池可制成薄型电池:以3.6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。锂电池无法很薄

 

3、聚合物电池可弯曲变形:高分子电池最大可弯曲900左右。锂电池是不能弯曲或弯曲过大的

 

4、聚合物电池可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压,高分子电池。

 

5、聚合物电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组合来达到高电压。

 

6、聚合物电池容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍。

 

锂聚合物电池是指的全固态或凝胶太为电解液的锂离子电池。一般采用铝塑复合膜作为包装材料。世界上目前只有两家是真正的锂聚合物电池。一个是日本的SONY,一个是中国的ATL

 

锂电池一般是指铝壳电池,电解液为液态,外包装材料为铝壳,、

 

锂聚合物电池比锂电池要安全

 

锂聚合物电池是更新一代电池,在1999年大批量进入市场。锂聚合物电池除电解质是固态聚合物、而不是液态电解质,在安全性稳定性方面高锂离子电池。

低压镍氢电池具有以下特点:(1)电池电压为1.2~1.3V,与镉镍电池相当;(2)能量密度高,是镉镍电池的1.5倍以上;(3)可快速充放电,低温性能良好;(4)可密封,耐过充放电能力强;(5)无树枝状晶体生成,可防止电池内短路;(6)安全可靠对环境无污染,无记忆效应等。[1]

 

高压镍氢电池具有如下特点:(1)可靠性强。具有较好的过放电、过充电保护,可耐较高的充放电率并且无枝晶形成。具有良好的比特性。其质量比容量为60A·h/kg,是镉镍电池的5倍。(2)循环寿命长,可达数千次之多。(3)全密封,维护少。(4)低温性能优良,在-10℃时,容量没有明显改变。

 

镍氢电池在使用时应注意维护。

 

(1)使用过程忌过充电。在循环寿命之内,使用过程切忌过充电,这是因为过充电容易使正、负极发生膨胀,造成活性物脱落和隔膜损坏,导电网络破坏和电池欧姆极化变大等问题。

 

(2)防止电解液变质。在镍氢电池循环寿命期,应抑制电池析氢。

 

(3)镍氢电池的存放。保存镍氢电池应在充足电后,如果在电池中没有储存电能的情况下长期保存电池,将使电池负极储氢合金的功能减弱,并导致电池寿命减短。

 

(4)电量用尽后充电。镍氢电池和镍镉电池相同,都有“记忆效应”,即如果放电途中在电池还残存电能的状态下反复充电使用,电池很快就不能用了。

电池正确充电方法:

 

⑴标准充电法:以0.2C5恒流充电至电池端电压为4.20V,改为恒压充电,至充电电流<0.01C5即视为充满。

 

标准充电法常用于电池容量的标定,因充电太慢,日常使用中很少使用。

 

⑵快速充电法:以1C5恒流充电至电池端电压为4.20V,改为恒流充电,至充电电流<0.01C5。

 

快速充电法的注意事项:

 

①初始充电电流不能太大,以免电池过热,出现漏液、爆裂现象。

 

②电池端电压到达4.20V时,必须立刻转入恒压,该电压要求较高(误差<0.5%),必须用四位半以上万用表测量。

 

锂电池放电方法:

 

⑴标准放电法:以0.2C5恒流放电至电池端电压为2.75V。

 

因为日常使用中很难满足这个条件,所以意义不大,本方法主要用于电池容量的标定。

 

⑵快速放电法:因锂离子电池内阻很小,所以允许大电流放电,在室温下,以1C5电流放电可放电54分钟以上(90%以上);1.5C5放电时间30分钟以上;2C5放电时间23分钟以上;并允许短时更大电流放电。

 

锂电池在移动设备使用中的注意事项

 

锂电池手机在使用中的充放电问题最重要的提示:

 

1、按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要如此进行,先将充电器(线充)插上电源然后再将充电器的输出端插上手机充电端口(开关机充电皆可)

 

2、当出现手机电量过低提示时,应该尽量及时开始充电;锂电池在过放电的情况下最易损坏!

 

3、锂电池的激活并不需要特别的方法,在手机正常使用中锂电池会自然

根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithiumionbattery,简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymerlithiumionbattery,简称为LIP)两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解液的不同,锂离子电池使用的是液体电解液,而聚合物锂离子电池则以胶态聚合物电解液来代替。

 

普通锂离子电池在过充、短路等情况时候发生时,电池内部可能出现升温、正极材料分解、负极和电解液材料被氧化等现象,进而导致气体膨胀和电池内压加大,当压力达到一定程度后就可能出现爆炸。而聚合物锂离子电池因为使用了胶态电解质,不会因为液体沸腾而产生大量气体,从而杜绝了剧烈爆炸的可能。

 

目前国内的聚合物电池多数仅仅是软包电池,采用铝塑膜做外壳,但电解液并没有改变。这种电池同样可以薄型化,其低温放电特性比聚合物电池更好,而材料能量密度则与液态锂电池、普通聚合物电池基本一致,但因为使用了铝塑膜,因此比普通液态锂电更轻。安全方面,当液体刚沸腾时软包电池的铝塑膜会自然鼓包或破裂,同样不会爆炸。

 

须注意的是,新型电池依然可能燃烧或膨胀裂开,安全方面并非万无一失。

 

与液态锂离子电池相比,聚合物锂离子电池不但安全性高,同时还具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,外壳也使用了更轻的铝塑复合薄膜。不过,其低温放电性能可能还有提升的空间。

 

液态锂电

 

由于各个厂商生产工艺的不同,市场上的聚合物锂电分为卷绕式(索尼、东芝为代表)、叠片式(TCL、ATL为代表)两种不同结构,但适应于手机需求的规格大都在4mm厚度以下。与液态比较,由于聚合物外包装采用了更薄的铝膜,比钢壳、铝壳更薄,而且生产方式与液态锂电不同,聚合物越薄越好生产,理论上可以生产出0.5mm以下厚度的电池。

 

液态锂电正好相反,越厚越好生产,低于4mm厚度的电池很难生产,即使生产出来了,容量明显不如聚合物锂电,成本也没优势。因而,电池越薄,聚合物生产成本越低、液态生产成本越高。

 

但较厚的规格上,液态锂电供应链成熟,工艺成熟,生产效率高,成品率高,有很强的制造成本优势。从市场来看,5mm、6mm厚度系列的液态锂电池虽然比3mm、4mm厚度系列电池容量高很多,但售价要低很多。聚合物从理论上来讲,在5mm、6mm厚度规格上的材料成本与液态接近,但目前5mm、6mm系列电池的工艺成本要比液态高出很多,因而,要在此规格上与液态真正形成竞争,还有不少距离。

 

一般的电池主要的构造包括有正极、负极与电解质三项要素。所谓的聚合物锂离子电池是说在这三种主要构造中至少有一项或一项以上使用高分子材料做为主要的电池系统。所开发的聚合物锂离子电池系统中,高分子材料主要是被应用于正极及电解质。正极材料包括导电高分子聚合物或一般锂离子电池所采用的无机化合物,电解质则可以使用固态或胶态高分子电解质,或是有机电解液,负极则通常采用锂金属或锂碳层间化合物。一般锂离子技术使用液体或胶体电解液,因此需要坚固的二次包装来容纳可燃的活性成分,这就增加了重量和成本,另外也限制了尺寸的灵活性。