根据锂离子电池所用电解质材料的不同,锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池或塑料锂离子电池。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的,正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料,负极为石墨,电池工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同, 液态锂离子电池使用液体电解质,聚合物锂离子电池则以固体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凝胶电解质。
由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比,聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点,因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳,从而可以改善整个电池的比容量;聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料,其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高20%以上。聚合物锂离子电池具有小型化、薄型化、轻量化的特点。因此,聚合物电池在市场占有会逐渐增多。
优点:
1. 单体电池的工作电压高达3.6v~3.8v 远高于镍镉和镍氢电池的1.2V 电压。
2. 容量密度大,其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5~2.5 倍,或者更高。
3. 自放电小,在放置很长时间后其容量损失也很小。
4. 寿命长,正常使用其循环寿命可达到500 次以上。
5. 没有记忆效应,在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。
6.安全性能好,聚合物锂电池在结构上采用铝塑软包装,有别于液态电芯的金属外壳,一旦发生安全隐患,液态电芯容易爆炸,而聚合物电芯最多只会气鼓。
7.厚度小,能做得更薄,电池能够组装进信用卡中。普通液态锂电采用先定制外壳,后塞正负极材料的方法,厚度做到3.6mm以下存在技术瓶颈,聚合物电芯则不存在这一问题,厚度可做到1mm以下,符合时下手机需求方向。
8.重量轻,采用聚合物电解质的电池无需金属壳来作为保护外包装。聚合物电池重量较同等容量规格的钢壳锂电轻40%,较铝壳电池轻20%。
9.容量大,聚合物电池较同等尺寸规格的钢壳电池容量高10~15%,较铝壳电池高5~10%。
10.内阻小,聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小,目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下,极大的减低了电池的自耗电,支持大电流放电。
11.形状可定制,制造商不用局限于标准外形,能够经济地做成合适的大小。
12.放电特性佳,聚合物电池采用胶体电解质,相比液态电解质,胶体电解质具有平稳的放电特性和更高的放电平台。
13.保护板设计简单,由于采用聚合物材料,电芯不起火、不爆炸,电芯本身具有足够的安全性,因此聚合物电池的保护线路设计可考虑省略PTC和保险丝,从而节约电池成本。
缺点:
1. 电池成本高,电解质体系提纯困难。
2. 需要保护线路控制,过充或者过放都会使电池内部化学物质的可逆性遭到破坏,从而严重影响电池的寿命。
注意事项:
一 、重视短路情况
聚合物锂离子电池,在充电过程中很容易发生短路情况。包括:内部短路,外部短路等情况。虽然,现在大多数锂离子电池都带有防短路的保护电路,还有防爆线,但很多情况下,这个保护电路在各种情况下不一定会起作用,防爆线能起的作用也很有限。
二 、充电不要过充
聚合物锂离子电池,如果充电时间过长,发生膨胀的可能性就会加大。
锂的化学性质非常活泼,很容易燃烧,当电池充放电时,电池内部持续升温,活化过程中所产生的气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度,如外壳有伤痕,即会破裂,引起漏液、起火,甚至爆炸。而聚合物锂离子电池只会膨胀。