聚合物锂离子电池

聚合物锂离子电池也称高分子锂电池,它属于第二代可充电锂离子电池。聚合物锂离子电池与其他锂离子电池的主要区别在于电解质的不同,锂离子蓄电池使用的是液体电解质,聚合物锂离子电池则用固态聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。聚合物锂离子电池可分为三类:

(1)固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的混合物,这种电池在常温下的离子电导率低,适于高温下使用。

(2)凝胶聚合物电解质锂离子电池。在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂,从而提高离子电导率,电池可在常温下使用。

(3)聚合物正极材料的锂离子电池。采用导电聚合物作为正极材料,其比能量可以是现有锂离子电池的3倍,它是目前较有发展前途的锂离子电池。

1.聚合物锂离子电池的工作原理

聚合物锂离子电池的正、负极活性物质与液态锂离子电池类似,其负极采用高分子导电材料、聚乙炔、聚苯胺或聚对苯酚等,正极多为

如电解质为的有机碳酸酯混合物聚合物锂离子电池,正极用,负极为人造石墨,其电池总化学反应方程式为

2.聚合物锂离子电池的性能特点

聚合物锂离子单体电池的工作性能指标:工作电压为3.8V,质量比能量为150 Wh/kg,体积比能量为246Wh/L,比功率为315W/kg,循环寿命大于300次,自放电小于0.1%/月,工作温度为－25～60℃,充电速度1h达到80%容量,3h达到100%容量。

它与液态锂离子电池相比,具有安全性能好、小型化程度高、超薄化、轻量化、使用范围宽、自放电小、能量密度高及成本低等明显优势,是一种比较理想的动力电池。特别是安全性能好,聚合物锂离子电池由于不存在漏液问题,在结构上采用了铝塑软包装。而液态锂离子电池需要用金属外壳,容易爆炸,聚合物锂离子电池最多只会气鼓。并且其保护线路的设计也相应简化,从而可节约其成本。聚合物锂离子电池外形可根据需要定制,厚度可以做得很薄,使得其应用领域相当广泛。另外,由于聚合物锂离子电池是柔性固态聚合物,金属锂箔密封在电池中,使得在较高温度环境下仍然能正常工作。

需要注意的是当多个聚合物锂离子电池串联成电池组使用时,要防止过充电和过放电。另外聚合物锂离子电池的快速充电性能还有待于进一步提高。