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电池世界

作者: 中国实验电炉网    来源: 中国实验电炉网    发布日期: 2009-05-02 22:29:59.0

什么叫电池:
    锂电池主要是指在电极材料中使用了锂元素作为主要活性物质的一类电池。以这个定义来看,锂电池是指一类电池,包括锂原电池与锂二次电池。 一次电池是不能充电重复使用的,二次电池是可以多次充放电使用的。锂原电池主要有锂锰电池、锂硫电池(当然也有二次锂硫电池)、锂亚硫酰氯电池、锂硫酰氯电池等。手表、计算器、计算机主板CMOS中用到的三伏锂电池,主要是锂锰电池。其它的锂原电池在民用中好象不多见。 我们通常所说的锂电池,如手机锂电池,笔记本锂电池,属于锂二次电池。锂二次电池也有多种,但最常见的锂离子二次电池,简称锂离子电池。

锂离子电池的历史:
    锂离子电池的历史是很短的,从1990年左右SONY推出第一块用碳素作为负极材料的锂电池以来,至今也不过十多年的历史。现在市场上的锂离子电池主要有两种,一种为液态锂离子电池,通常以钢壳或铝壳包装,主要厂家有如SANYO、BYD等;另一种为聚合物锂离子电池,简称聚锂电池,主要厂家比如SONY、ATL等,通常采用铝塑复合膜包装。后来出现了一种过渡形态,即将液态锂离子电池的内芯放置于铝塑复合膜中,有些商家也称其为聚锂电池。 目前锂电界的通常观点是,正极、负极或电解液有一种属于聚合物形态的,都可以称为聚锂电池。从这个来讲,这种过渡形态的不能算是聚锂电池,只算是液锂电池的软包装。目前业界对于聚锂的概念也比较含糊,大多将铝塑软包装的称为聚锂电池,有专家认为,液锂软包装虽然可以避免金属外壳在爆炸时的破坏力,但其危险性并没有多少下降,因为液态易燃的电解液在相对薄弱的软包装下泄漏,更容易导致安全问题。

锂离子电池的结构:
    锂离子电池在结构上主要有五大块:正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线。
    目前较为常用的锂离子电池材料有钴酸锂、镍酸锂以及锰酸锂。用得最多的材料是钴酸锂,循环性能好,制备也方便,缺点是钴化合物价格较贵。镍酸锂的因为性质不稳定,制备困难,通常用得较多的是钴酸锂掺杂镍的化合物,又称镍钴酸锂。锰酸锂也是非常好的材料,“价格便宜量又足”,只是锰的化合价太多,在高温下锰酸锂的衰减比较快等诸多原因,目前应用多数还停留在实验室阶段。钴是一种战略资源,产量有限。
    锂离子电池的结构主要分卷绕式和层叠式两大类。液锂电池采用卷绕结构,聚锂则两种都有。卷绕式将正极膜片、隔膜、负极膜片依次放好,卷绕成圆柱形或扁柱形,主要以SANYO、TOSHIBA、SONY为代表。层叠式则将正极、隔膜、负极、隔膜、正极这样的方式多层堆叠。将所有正极焊接在一起引出,负极也焊成一起引出,主要以ATL为代表。

聚合物锂离子电池原理:
   
锂离子电池目前有液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)两类。其中,液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2,LiNiO2或LiMn2O4,负极采用锂—碳层间化合物LixC6,典型的电池体系为:

(-) C | LiPF6—EC+DEC | LiCoO2 (+)

正极反应:LiCoO2=Li1-xCoO2+xLi++xe-   ----------- (2.1)

负极反应:6C+xLi++xe-=LixC6         ----------- (2.2)

电池总反应:LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6 ----------- (2.3)

聚合物锂离子电池的原理与液态锂相同,主要区别是电解液与液态锂不同。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。而在目前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,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,另外也限制了尺寸的灵活性。而聚合物锂离子工艺中没有多余的电解液,因此它更稳定,也不易因电池的过量充电、碰撞或其他损害、以及过量使用而造成危险情况。

新一代的聚合物锂离子电池在形状上可做到薄形化(ATL电池最薄可达0.5毫米,相于一张卡片的厚度)、任意面积化和任意形状化,大大提高了电池造型设计的灵活性,从而可以配合产品需求,做成任何形状与容量的电池,为应用设备开发商在电源解决方案上提供了高度的设计灵活性和适应性,以最大化地优化其产品性能。同时,聚合物锂离子电池的单位能量比目前的一般锂离子电池提高了50%,其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命(超过500 次)与环保性能等方面都较锂离子电池有大幅度的提高。
 
ATL聚合物锂离子电池的标识和含义是什么:
标识由三部分组成:
例如 ATL 383562 3.7V 800mAh
电池规格表示: 厚度为3.8mm 宽度35mm 长度为62 mm 最低容量 800mAh
又如 ATL 5048168 3.7V 3600mAh
电池规格表示: 厚度为5.0mm 宽度48mm 长度为168 mm 最低容量 3600mAh

聚合锂离子电池适用行业:
    聚合锂离子电池适用行业有:手机,移动DVD,NOTEBOOK,摄像机,数码相机,数码摄影机,笔记型电脑、个人数位助理(PDA)、行动电话、3G行动电话、摄录影机、数位相机、迷你光碟机、掌上型终端机、电动车、携带式卫星定位系统,以及汽车、火车、轮船、航天飞机、智能机器人、电动滑板车、儿童玩具车、剪草机、采棉机、野外勘探工具、手动工具等移动设备在未来均可能使用聚合物锂离子电池。
    锂离子电池由于工作电压高(3.6V,是镉—镍、氢—镍电池的三倍)、体积小(比氢—镍电池小30%)、质量轻(比氢—镍电池轻50%)、比能量高(是镉—镍电池的2~3倍,氢—镍电池的1~2倍)、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长,是21世纪发展的理想能源。

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