聚合物鋰電池常識

一．前言
自1991年Sony公司開發(fā)鋰離子電池上市以來，鋰離子電池以其高比能密度何使用壽命長而受到重視，發(fā)展迅速。美國、韓國和***等地區(qū)也重點發(fā)展鋰離子電池。近幾年來，鋰二次電池發(fā)展迅猛，試圖取代鎘鎳和氫鎳電池，其中采用聚合物（高分子材料）作電極和電解質(zhì)材料的研究開發(fā)尤為引人注目。
二．電池的電極材料
2.1?正極材料
1)鋰正極材料：主要有LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2
2)?聚合物正極材料：主要是雜環(huán)聚合物如聚砒咯（Ppy）、聚噻吩（PTh）及其衍生物
2．2?負極材料
（1）碳材料：要為天然石墨、焦碳和碳纖維等
（2）基于氧化錫的負極材料：利用SnO、SiO2和少量的Al2O3、B2O3、P2O3等的混合物在氬氣氛圍下逐漸升溫到1000℃或略高溫度下加熱12h，可制得含二價錫的混合氧化物。
三．電解質(zhì)
最近的20年，離子傳導性較高的高分子材料倍受關注。1973年，Wright等首次發(fā)現(xiàn)了聚氧乙烯（PEO）與堿金屬鹽配位具有離子導電性。1978年，Armand提出PEO/堿金屬鹽配合物作為帶有堿金屬電極的新型可充電電池的離子導體，這一建議使得高分子固體電解質(zhì)成為高分子研究領域20年來非常引人注目的熱門課題。高分子固體電解質(zhì)的特點是具有比較高的離子導電性，較寬電位的同時，還具有易薄膜成形、柔軟、質(zhì)輕、有彈性、透明等優(yōu)點，是含有離子傳導性的無機玻璃類固態(tài)電解質(zhì)所無法實現(xiàn)的。
3.1?聚合物/鹽復合物電解質(zhì)
PEO和鋰鹽配位的高分子固體電解質(zhì)（SPE）
3.2?共聚物/鹽復合物電解質(zhì)
（1）無規(guī)共聚醚
主要有兩種結構：一種是氧乙烯-氧亞甲基結構，另一種是氧乙烯-氧丙烯（EO-PO）無規(guī)共聚物
（2）梳狀共聚物
結構：分子量的聚醚鏈嫁接在高聚物(Tg較低)的主鏈上,
（3）嵌段共聚物
結構：氧亞甲基連接的聚苯乙烯-聚氧乙烯-聚苯乙烯三嵌段聚合物
（4）網(wǎng)絡結構聚合物
主要有兩種制作方法：一種是無機高分子上連接聚醚支鏈，形成兩相結構，即無機支持相和有機導電相；另一種方法是通過不飽和聚醚（大分子單體）進行聚合交聯(lián)，生成網(wǎng)絡結構高分子電解質(zhì)。
3.3聚合物/無機物共混復合物
無機微粒攙入高分子電解質(zhì)中制備高分子-陶瓷復合電解質(zhì)
3.4?乳膠粒子/鹽復合電解質(zhì)
不同性能的乳膠粒子制備出一系列的兩相結構的高分子固體電解質(zhì)，有兩種方法：
1）丁苯橡膠（SBR）和丁氰橡膠（NBR）乳膠粒子
2）以橡膠態(tài)、非極性的聚丁二烯（PB）為核，以極性、玻璃態(tài)的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為殼，合成具有核殼結構的復合乳膠粒子
3.5?聚合物凝膠/鹽復合電解質(zhì)
凝膠型CPE為電解質(zhì)
四．聚合物鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池的區(qū)別
聚合物鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池最根本的區(qū)別在于二者所采用的電解質(zhì)不同。聚合物鋰電池的電解質(zhì)從外觀上看為固態(tài)，稱為聚合物固體電解質(zhì)。這種電解質(zhì)是一類處于固體狀態(tài)，但能像液體那樣溶解支持電解質(zhì)，并能發(fā)生離子遷移現(xiàn)象的高分子材料。
五.?聚合物鋰離子電池的八大優(yōu)勢
1.安全性能好　　
聚合物鋰電池在結構上采用鋁塑軟包裝，有別于液態(tài)電芯的金屬外殼，一旦發(fā)生安全隱患，液態(tài)電芯容易爆炸，而聚合物電芯最多只會氣鼓?！?br>　2.厚度小，能做得更薄
普通液態(tài)鋰電采用先定制外殼，后塞正負極村料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技術瓶頸，聚合物電芯則不存在這一問題，厚度可做到1mm以下，符合時下手機需求方向。　　
3.重量輕
聚合物電池重量較同等容量規(guī)格的鋼殼鋰電輕40%，較鋁殼電池輕20%?！　?br>4.容量大
聚合物電池較同等尺寸規(guī)格的鋼殼電池容量高10～15%，較鋁殼電池高5～10%，成為彩屏手機及彩信手機的首選，現(xiàn)在市面上新出的彩屏和彩信手機也大多采用聚合物電芯?！?br>　5.內(nèi)阻小　　
聚合物電芯的內(nèi)阻較一般液態(tài)電芯小，目前國產(chǎn)聚合物電芯的內(nèi)阻甚至可以做到35mΩ以下，極大的減低了電池的自耗電，延長手機的待機時間，完全可以達到與國際接軌的水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想選擇，成為最有希望替代鎳氫電池的產(chǎn)品。?　　
6.形狀可定制　　
聚合物電池可根據(jù)客戶的需求增加或減少電芯厚度，開發(fā)新的電芯型號，價格便宜，開模周期短，有的甚至可以根據(jù)手機形狀量身定做，以充分利用電池外殼空間，提升電池容量?！　?br>7.放電特性佳　　
聚合物電池采用膠體電解質(zhì)，相比液態(tài)電解質(zhì)，膠體電解質(zhì)具有平穩(wěn)的放電特性和更高的放電平臺?！　?br>8.保護板設計簡單　　
由于采用聚合物材料，電芯不起火、不爆炸，電芯本身具有足夠的安全性，因此聚合物電池的保護線路設計可考慮省略PTC和保險絲，從而節(jié)約電池成本。