聚合物電池是指在正極、負(fù)極或電解質(zhì)三大組件中至少有一項(xiàng)使用高分子材料。高分子的意思是分子量大,與其相對(duì)應(yīng)的概念是小分子,高分子具有高強(qiáng)度、高韌性和高彈性。在塑形上,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),鋰離子電池則采用電解液,要一個(gè)堅(jiān)固的外殼作為二次包裝容納電解液。因此,這也使得鋰離子電池新增了一部分重量。
當(dāng)前的聚合物多是軟包電池,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,因?yàn)殇X塑膜聚合物電池采用固態(tài)或膠態(tài)而無漏液,只是自然破裂。但是任何事情都不是的,如果瞬間電流足夠大,發(fā)生短路,則電池自燃或爆裂并非不可能,手機(jī)和平板電腦安全事故的發(fā)生多由這種情況引起。
聚合物鋰電池的特點(diǎn)
1、單體電池的工作電壓高達(dá)3.6v~3.8v遠(yuǎn)鎳氫和鎳鎘電池的1.2V電壓。
2、容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5~2.5倍,或者更高。
3、自放電小,在放置很長時(shí)間后其容量損失也很小。
4、壽命長,正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上。
5、沒有記憶效應(yīng),在充電前不必將剩余電量放空,使用方便。
6、安全性能好
聚合物鋰電池膨脹的原因
封裝不良:制作過程中空氣水分進(jìn)入電芯內(nèi)部,引起電解液分解產(chǎn)生氣體。
電芯含水超標(biāo):在工序過程中,一旦水含量超標(biāo),電解液會(huì)失效產(chǎn)生氣體。
腐蝕:聚合物軟包鋰電池芯發(fā)生腐蝕,鋁層被反應(yīng)消耗,失去對(duì)水的阻隔作用,發(fā)生脹氣。
表面破損:受到外力損壞,刺穿導(dǎo)致水分進(jìn)入電芯內(nèi)部。鋰金屬暴露在空氣中時(shí),會(huì)與氧氣產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng)。
磕碰:鋁材質(zhì)很容易變形,輕輕一磕就會(huì),電芯越大,氣袋越大,就越容易損壞。
短路:正負(fù)極接觸導(dǎo)致短路,聚合物鋰電芯發(fā)生鼓氣甚至冒煙。
內(nèi)部短路:聚合物鋰電池隔離膜收縮、捲曲、破損、毛刺刺穿隔離膜等都會(huì)造成內(nèi)部斷路,從而鼓包。
過充、過放:聚合物軟包電池被過充或過放,加上保護(hù)板異常,電池芯會(huì)發(fā)生嚴(yán)重鼓氣。
聚合物鋰電池是在液態(tài)鋰離子電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它的正極和負(fù)極材料和液態(tài)鋰離子電池相同,但它采用了凝膠電解液和鋁塑膜做外包裝,因此它具有更輕更薄,更高能量密度和安全特性,受到國內(nèi)外客戶的廣泛青睞。聚合物鋰電池一般來說都是指的軟包鋁朔膜外包裝的鋰電池,像18650鋰電池這樣鋼殼電池或方形鋁殼鋰電池是不包含在內(nèi)的。聚合物鋰電從發(fā)明到現(xiàn)在,已經(jīng)包含了低溫鋰電池、高倍率鋰電池和中高溫鋰電池三種類型的了。
新一代的聚合物鋰離子電池在形狀上可做到薄形化(薄0.8毫米)、任意面積化和任意形狀化,大大提高了電池造型設(shè)計(jì)的靈活性,從而可以配合產(chǎn)品需求,做成任何形狀與容量的電池,為應(yīng)用設(shè)備開發(fā)商在電源解決方案上提供了高度的設(shè)計(jì)靈活性和適應(yīng)性,以大化地優(yōu)化其產(chǎn)品性能。同時(shí),聚合物鋰離子電池的單位能量比一般鋰離子電池提高了50%,其容量、循環(huán)壽命(超過500 次)與環(huán)保性能等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。
聚合物鋰離子電池在全球技術(shù)成熟并商業(yè)化已經(jīng)2年多時(shí)間了,雖然銷量在快速增長,但其市場份額尚低于10%,與液態(tài)鋰電90%的市場份額無法相比,大大低于人們的預(yù)期。由于各種原因,市場上聚合物鋰電池的價(jià)格普遍要液態(tài)鋰電,但是,由于移動(dòng)電器的競爭模式正在悄悄地發(fā)生變化,特別是聚合物電池給移動(dòng)電器帶來的設(shè)計(jì)價(jià)值創(chuàng)新(如4mm厚度以下的性能、大型規(guī)格電池),聚合物電池正被越來越多的手機(jī)、移動(dòng)DVD等設(shè)計(jì)人員所認(rèn)識(shí),因而聚合物鋰電池廠商還是信心十足,堅(jiān)信聚合物鋰電池的時(shí)代一定會(huì)到來??梢詮氖謾C(jī)的發(fā)展看聚合物鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)。特別近兩年來移動(dòng)電源的發(fā)展得到了市場普遍認(rèn)可,隨著智能手機(jī)的普及耗電量不斷增加,移動(dòng)電源的出現(xiàn)將會(huì)改變聚合物鋰離子電池的劣勢(shì),新一代的移動(dòng)電源以明能移動(dòng)電源為代表采用聚合物鋰離子電池,其具備電池容量大等相對(duì)優(yōu)點(diǎn)。隨著技術(shù)的完善,會(huì)慢慢改進(jìn)。
聚合物鋰電池的缺陷
(1)主要是本錢較高,因?yàn)槟軌蛞勒湛蛻粜枨笠?guī)劃,這兒面的研發(fā)本錢就要算進(jìn)去。而且外形多變、種類繁多,導(dǎo)致在制作過程中各種工裝夾具對(duì)錯(cuò)規(guī)范件,也相應(yīng)的添加了本錢。
(2)聚合物電池本身的通用性差,這也是靈敏規(guī)劃帶來的,往往為了那么1mm的差異就需要從頭為客戶規(guī)劃一款。
(3)只需壞了就全廢了,且需要保護(hù)線路控制,過充或者過放都會(huì)使電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的可逆性遭到損壞,從而嚴(yán)重影響電池的壽數(shù)。
(4)壽數(shù)比18650短,因?yàn)檫\(yùn)用不同規(guī)劃和材料,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。
鋰電池芯過充到電壓高過4.2V后,會(huì)逐漸造成不良反應(yīng)。過充電壓愈高,危險(xiǎn)因素也跟隨愈高。鋰電芯電壓高過4.2V后,電池正極材料內(nèi)剩余的鋰原子總數(shù)不上一半,這時(shí)存儲(chǔ)格經(jīng)常撐不住,讓電池造成的容積損害。假如再次電池充電,因?yàn)樨?fù)級(jí)的存儲(chǔ)格早已裝滿了鋰原子,后面的鋰金屬會(huì)沉積于電池正極材料表面。這種鋰原子會(huì)由負(fù)級(jí)表面往鋰離子電池來的方位冒出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)結(jié)晶體。這種鋰金屬結(jié)晶體會(huì)透過膈膜,使正負(fù)短路故障。有時(shí)候在短路故障產(chǎn)生前電池就先發(fā)生爆炸,這是因?yàn)樵谶^充全過程,鋰電池電解液等原材料會(huì)溶解造成汽體,促使電池機(jī)殼或壓閥發(fā)脹裂開,讓O2進(jìn)來與沉積在負(fù)級(jí)表面的鋰原子反映,從而發(fā)生爆炸。