一、聚合物鋰電池是什么
所謂聚合物鋰電池是指使用了聚合物作為電解質(zhì)的鋰離子電池,具體來分又分為“半聚合物”與“全聚合物”兩種。
“半聚合物”是指在隔離膜上涂一層聚合物(一般是PVDF),使電芯的粘合力更強(qiáng),電池可以做得更硬,其電解質(zhì)仍然是液態(tài)電解液。而“全聚合物”是指使用聚合物在電芯內(nèi)部形成凝膠網(wǎng)絡(luò),然后再注入電解液形成電解質(zhì)。雖然“全聚合物”電池仍然要使用液態(tài)電解液,但用量要少很多,這對鋰離子電池的安全性能有極大的提高。據(jù)筆者所知,現(xiàn)在只有SONY在量產(chǎn)“全聚合物”鋰離子電池。
從另一個(gè)方面來說,聚合物電池是指使用鋁塑包裝膜作為外包裝的鋰離子電池,也就是俗稱的軟包電池。這種包裝膜由三層構(gòu)成,分別是PP層、Al層與尼龍層,由于PP與尼龍是聚合物,所以這種電芯被稱為聚合物電池。
二、鋰離子電池和聚合物鋰電池的區(qū)別
1、原材料不同
鋰離子電池的原材料為電解液(液體或膠體);聚合物鋰電池的原材料為電解質(zhì)有高分子電解質(zhì)(固態(tài)或膠態(tài))和有機(jī)電解液。
2、安全性方面不同
鋰離子電池在高溫高壓的環(huán)境中容易爆炸;聚合物鋰電池采用鋁塑膜做外殼,當(dāng)內(nèi)部采用有機(jī)電解質(zhì)時(shí),即使液體很熱也不爆炸。
3、塑形不同
聚合物電池可以做到薄形化、任意面積化和任意形狀化,原因在于其電解質(zhì)可固態(tài)可膠態(tài)而非液態(tài),鋰電池則采用電解液,需要一個(gè)堅(jiān)固的外殼作為二次包裝容納電解液。
4、電芯電壓不同
由于聚合物電池采用高分子材料,可在電芯里做成多層組合達(dá)到高電壓,而鋰電池電芯標(biāo)稱容量是3.6V,要想在實(shí)際運(yùn)用中達(dá)到高電壓,則需要將多個(gè)電芯串聯(lián)在一起才能形成理想的高電壓工作平臺。
5、制造工藝不同
聚合物電池越薄越好生產(chǎn),鋰電池越厚越好生產(chǎn),這使得鋰電池在應(yīng)用上可拓展領(lǐng)域更多。
6、容量
聚合物電池的容量并無有效提升,與標(biāo)準(zhǔn)容量的鋰電池相比還有所減少。
三、聚合物鋰電池的優(yōu)點(diǎn)
1、安全性能好。
聚合物鋰電池
在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑軟包裝,有別于液態(tài)電芯的金屬外殼,一旦發(fā)生安全隱患,鋰離子電芯容易爆炸,而聚合物電芯只會氣鼓,最多是燃燒。
2、厚度小能做得更薄
超薄,厚度可做到1mm以下,能夠組裝進(jìn)信用卡中。普通液態(tài)鋰電池厚度做到3.6mm以下存在技術(shù)瓶頸,而18650電池更是有著標(biāo)準(zhǔn)的體積。
3、重量輕,容量大
采用聚合物電解質(zhì)的電池?zé)o需金屬殼來作為保護(hù)外包裝,所以容量一樣時(shí),比鋼殼鋰電輕40%,較鋁殼電池輕20%。體積一般大時(shí),聚合物電池的容量更大,約高出30%左右。
4、形狀可定制
聚合物電池可根據(jù)實(shí)際需求,增加或減少電芯厚度,比如某著名品牌新款筆記本就是采用梯形的聚合物電池,充分利用內(nèi)部空間。
四、聚合物鋰電池的缺點(diǎn)
(1)主要是成本較高,由于可以按照客戶需求設(shè)計(jì),這里面的研發(fā)成本就要算進(jìn)去。而且外形多變、種類繁多,導(dǎo)致在制造過程中各種工裝夾具是非標(biāo)準(zhǔn)件,也相應(yīng)的增加了成本。
(2)聚合物電池本身的通用性差,這也是靈活設(shè)計(jì)帶來的,往往為了那么1mm的區(qū)別就需要重新為客戶設(shè)計(jì)一款。
(3)只要壞了就全廢了,且需要保護(hù)線路控制,過充或者過放都會使電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的可逆性遭到破壞,從而嚴(yán)重影響電池的壽命。
(4)壽命比18650短,因?yàn)槭褂貌煌O(shè)計(jì)和材料,有些內(nèi)部有液體,有些是干性的或者是膠體性的,且大電流放電時(shí)性能不如18650的圓柱形電池。