鋰離子電池的類型和特點(diǎn)

鋰離子電池可以應(yīng)用于各個領(lǐng)域，因此鋰離子電池的類型也多種多樣。從外觀上看，目前市場上的鋰離子電池主要有三種類型，分別是軟包、方形和圓柱形。

國外生產(chǎn)的鋰離子電池有圓柱型、棱柱型、方形、紐扣型、軟包和小軟包。如下所示?？梢詽M足不同用途的要求。

圓柱形模型由5位數(shù)字表示，前兩位表示直徑，后兩位表示高度。例如：18650電池，表示其直徑為18mm，高度為65mm，用Φ1865表示。方形模型由6位數(shù)字表示。前兩位數(shù)字是電池的厚度，中間兩位數(shù)字為電池的寬度，最后兩位數(shù)字則為電池的長度。用83448表示。

電池的尺寸和重量是鋰離子電池的重要指標(biāo)，直接影響電池的特性。

 

鋰離子電池的電化學(xué)性能參數(shù)主要包括以下幾個方面

額定電壓：商用鋰離子電池的額定電壓一般為3.6V（市場上也出現(xiàn)了一些4.2V的鋰離子電池產(chǎn)品，但比例不大），工作電壓范圍為4.1~2.4V，也有下限端接電壓設(shè)置為其他值，如3.1V。

額定容量：指在0.2C的恒定電流下放電至最終電壓時獲得的容量。

1C容量：指在1C恒定電流下放電至最終電壓所獲得的容量。1C容量通常小于額定容量，差值越小，電池的電流特性越好，負(fù)載能力越強(qiáng)。

高低溫性能：鋰離子電池高溫可達(dá)+55℃，低溫可達(dá)-20℃。在這個環(huán)境溫度范圍內(nèi)，電池容量可以達(dá)到額定容量的70%以上。特別是在高溫環(huán)境下，對電池性能幾乎沒有影響。

電荷保持能力：充滿電后，電池保持開放28天，然后根據(jù)0.2C放電獲得的容量與額定容量之比的百分比放電。該值越大，電荷保持能力越強(qiáng)，自放電越小。通常，鋰離子電池的電荷保持能力在85%以上。

循環(huán)壽命：當(dāng)鋰離子電池充電和放電時，當(dāng)電池容量降至額定容量的70%時，獲得的充電和放電次數(shù)稱為循環(huán)壽命。鋰離子電池的循環(huán)壽命通常要求大于800次循環(huán)。

 

 

鋰離子電池分類

根據(jù)鋰離子電池的電解質(zhì)形式，鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池和固態(tài)（或干態(tài)）鋰離子電池。固態(tài)鋰離子電池通常被稱為聚合物鋰離子電池。它們是在液體鋰離子電池的基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代電池。它們比液態(tài)鋰離子電池具有更好的安全性能。

聚合物鋰離子電池的工作原理與液體鋰離子電池相同。主要區(qū)別在于聚合物電解質(zhì)不同于液體鋰離子電池。電池的主要結(jié)構(gòu)還包括三個元件：正極、負(fù)極和電解質(zhì)。所謂的聚合物鋰離子電池在這三種主要結(jié)構(gòu)中的至少一種或多種結(jié)構(gòu)中使用聚合物材料作為電池系統(tǒng)的主要部件。在目前正在開發(fā)的聚合物鋰離子電池系統(tǒng)中，聚合物材料主要用于正極或電解質(zhì)。

正極材料包括鋰離子電池中常用的導(dǎo)電聚合物或無機(jī)化合物，并且電解質(zhì)可以是固體或膠體聚合物電解質(zhì)，或者有機(jī)電解質(zhì)。目前，鋰離子電池使用液體或膠體電解質(zhì)，因此需要堅固的二次包裝來容納電池中的可燃活性成分，這增加了其重量，也限制了電池尺寸的靈活性。聚合物鋰離子制備過程中沒有多余的電解質(zhì)，因此更穩(wěn)定，不容易因電池過度充電、碰撞或其他損壞以及過度使用而造成危險。

 

鋰離子電池結(jié)構(gòu)

鋰離子電池有五種主要結(jié)構(gòu)：正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜、外殼和電極引線。鋰離子電池的結(jié)構(gòu)主要分為兩類：卷繞式和堆疊式。液態(tài)鋰電池具有卷繞結(jié)構(gòu)，而聚鋰電池有兩種類型。卷繞型將正極膜、隔膜和負(fù)極膜按順序放置，并將它們卷繞成圓柱形或扁平圓柱形，而層疊型將正極、隔膜、負(fù)極、隔膜和正極堆疊成多層。將所有正極焊接在一起并引出，將負(fù)極焊接在一起后引出。

新一代聚合物鋰離子電池可以在形狀上更薄（例如，中國廣東省東莞市一家叫ATL的公司生產(chǎn)的電池可以薄到0.5mm，相當(dāng)于一張卡的厚度），也可以在任何區(qū)域和任意形狀上，大大提高了電池形狀設(shè)計的靈活性，使其可以根據(jù)產(chǎn)品要求制成任何形狀和容量的電池，為應(yīng)用設(shè)備開發(fā)人員在電源解決方案中提供高度的設(shè)計靈活性和適應(yīng)性，從而最大限度地優(yōu)化其產(chǎn)品性能。

聚合物鋰離子電池的適用行業(yè)包括手機(jī)、移動DVD、筆記本電腦、便攜式攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、個人數(shù)字助理（PDA）、3G手機(jī)、電動汽車、便攜式衛(wèi)星定位系統(tǒng)，以及汽車、火車和船舶。航天飛機(jī)、智能機(jī)器人、電動滑板車、兒童玩具車、割草機(jī)、采棉機(jī)、野外勘探工具、手工工具等移動設(shè)備未來可能會使用聚合物鋰離子電池。

同時，聚合物鋰離子電池的單位能量比目前通用的鋰離子電池高出50%，其容量、充放電特性、安全性、工作溫度范圍、循環(huán)壽命（500倍以上）、環(huán)保性能都更好。鋰離子電池有了很大的改進(jìn)

 

 

聚合物鋰離子電池具有以下優(yōu)點(diǎn)。

① 安全性能好聚合物鋰離子電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑軟包裝，不同于液體電池的金屬外殼。一旦發(fā)生安全隱患，液體電池很容易爆炸，而聚合物電池只有氣筒。

② 電池的厚度很小，可以做得更薄。普通的液態(tài)鋰離子電池采用的是先定制外殼，然后將正極和負(fù)極材料插接在一起的方法。厚度低于3.6毫米，存在技術(shù)瓶頸。聚合物電池沒有這個問題。它可以小于1毫米，這符合時尚手機(jī)的需求方向。

③ 重量輕聚合物電池的重量比同等容量的鋼殼鋰電池輕40%，比鋁殼電池輕20%。

④ 電池容量很大。聚合物電池的容量比相同尺寸的鋼殼電池高10%~15%，比鋁殼電池高5%~10%。它們已成為彩屏手機(jī)和彩信手機(jī)的首選。MMS手機(jī)也大多使用聚合物電池。

⑤ 內(nèi)阻小聚合物電池的內(nèi)阻比普通液體電池的內(nèi)阻小。目前，國產(chǎn)聚合物電池的內(nèi)阻甚至可以在35mΩ以下，可以大大降低電池的自耗，延長手機(jī)的待機(jī)時間。支持大放電電流的聚合物鋰電池是遙控機(jī)型的理想選擇，已成為最有希望取代鎳氫電池的產(chǎn)品。

⑥ 電池的形狀可以定制。聚合物電池可以根據(jù)需要增加或減少電池的厚度?？梢蚤_發(fā)新的電池型號。它們價格低廉，開模周期短。有些甚至可以根據(jù)手機(jī)的形狀進(jìn)行定制，以充分利用電池外殼的空間。增加電池容量。

⑦ 良好的放電性能聚合物電池使用凝膠電解質(zhì)。與液體電解質(zhì)相比，凝膠電解質(zhì)具有穩(wěn)定的放電特性和更高的放電平臺。

⑥ 簡單的保護(hù)板設(shè)計。由于使用了聚合物材料，電池不會起火或爆炸，電池本身具有足夠的安全性。因此，聚合物電池的保護(hù)電路的設(shè)計可以考慮省略PTC和保險絲，從而節(jié)省電池成本。

除了上述電池，還有一種所謂的“塑料鋰離子電池”。最早的塑料鋰離子電池是由美國Bellcore實驗室于1994年提出的。它的外觀與聚合物鋰離子電池完全相同。事實上，它們是傳統(tǒng)的。鋰離子電池的“軟包裝”使用鋁/PP復(fù)合膜代替不銹鋼或鋁殼進(jìn)行熱壓成型，電解質(zhì)被吸收在多孔電極中。