锂电池、锂离子电池和锂聚合物电池的区别在哪?
来源:宝鄂实业
2019-07-30 12:04
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锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料,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。锂离子电池负极是石墨等插层结构材料,电池中是锂离子在正负极移动,因此比锂电池安全很多。锂离子电池和锂聚合物电池,锂离子电池电解液是液态,聚合物电池的电解质是凝胶或者固态,更安全一些。
首先,我们如今的锂电池,按照学名,应该叫锂二次电池,有相应的负极材料,和锂一次电池不同,一次电池主要是以锂为另一极,这类电池一般使用液态电解液,现如今主要是基于LiPF6、LiClO4溶于DMC:EC(v:v=1:1)的电解液里,有些也对其进行了改性,但仍为液体电池。
聚合物锂电池,从电池内部材料的角度来说,主要是内部电解质是采用聚合物,这里一般是凝胶电解质和固态电解质,如果没记错,韩国人曾经发表过以PEO-离子液体为电解质的凝胶状电池,不知道GalaxyRound或者LGGFlex上有没有用到这样的电池。
其次,锂聚合物电池盒锂电池在包装上有些许不同,锂电池一般是以钢壳(18650或者扣式的2320),而锂聚合物电池以铝塑包装膜作为包装,即软包电池。
当然还有锂电池以全固态电解质LiPON,NASICON、钙钛矿、LiSICON这类有高电导率的陶瓷电解质或者是非晶态物质构成的玻璃电解质,如果要分类,可能应该归类在锂二次电池里,但这已经是概念的拓展了
最后,锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的,且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。锂电池、锂离子电池和锂聚合物电池在原理上是不同的。锂离子电池(Lithium ion battery, LIB),是指基于锂离子在电解液中迁移而运转的电池,概念中对正负极材料没有限制。最常见的锂离子电池负极材料是锂与石墨的化合物LiC6,常见的正极材料有LiCoO2、LiMn2O4等[5]。图2是石墨-钴酸锂电池充电原理示意图。
石墨电极得到电子,并接受Li+离子嵌入,生成石墨-锂化合物,反应式为:
放电时,则发生上述过程的逆反应。
可以看出,锂离子电池的充放电过程其实是锂离子在电极材料中的嵌入、脱嵌以及在电解液中的迁移过程。由于锂离子的半径小,在溶液中的移动速度快,充放电时可以实现正负极间的有效、快速的迁移,从而使整个电化学反应得以进行。
从二者的电化学原理可以发现,锂离子电池与锂金属电池的最大差异在于:只要是利用Li+离子作为正负极间离子迁移“载体”的电池就可以被称为锂离子电池。而使用锂金属单质作为电极的电池被称为锂金属电池。
不过,锂金属电池的充放电过程也伴随着Li+离子在电解液中的迁移,因此从严格意义上讲,锂金属电池是一种特殊的锂离子电池,即锂离子电池的概念包含锂金属电池。但是,在科技论文中形成了约定俗成的习惯,提到“锂离子电池”时一般指非锂金属的锂离子电池;当使用锂金属作为电极时一般称“锂金属电池”。