聚合物锂电池原理和应用方法

聚合物锂电池原理和应用方法

锂聚合物电池是采用聚合物作电极和电解质材料的一种电池，根据电池正负极采用材料的不同，它又有许多不同类型的聚合物电池。

锂聚合物电池拥有更高能量密度、可小型和薄型化、轻量化、高安全性及低成本，锂聚合物电池在其构造中至少有一项或一项以上使用聚合物材料作为主电池系统。

在形状方面，锂聚合物电池具有可薄形化、可任意面积化和可任意形状化等多项优点：一是负极材料碳，不仅来源广泛，还可以使电池得到高速放电效果；二是由于锂离子嵌入碳中，从而解决锂离子电池不大安全的问题；三是综合性能好，充电速度快。

锂离子聚合物电池外形具高可塑性，且超轻，超薄，高容量，无漏液且高安全性，同时无铅，无汞，无镉等有毒元素，是真正的环保电池，对环境不会带来任何污染。

聚合物电池采用胶体电解质，具有平稳的放电特性和更高的放电平台。并具备高功率的承受力，即使大功率充放，高频度使用，都可快速完成 充电过程，完全无记忆效应，电池的充放电效率都在99.8%荷电保持能力强，月荷电保持率大于95%。具备最优良的内部一致性，保证每次“充放”过程的一致性，确保电池最长的整体寿命。

聚合物锂电池在结构上采用铝塑软包装，，一旦发生安全隐患，聚合物电芯只会气鼓。在安全性能上应该满足以下条件:

（1）短路：不起火，不爆炸

（2）过充电：不起火，不爆炸

（3）热箱试验：不起火，不爆炸（150℃恒温10min）

（4）针剌：不爆炸（用Ф3mm钉穿透电池）

（5）平板冲击：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高处砸向电池）

（6）焚烧：不爆炸（煤气火焰烧烤电池）

聚合物锂电池充电方式：

目前聚合物锂电池的充电方式一般采用恒流恒压充电：电池首先以恒流充电CC，当电池电压升高至一定值（4.2V）时，电压保持不变CV，电路中电流降至很小，最终趋于0。

聚合物锂电池电化学原理：

聚合物锂离子电池是指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）

聚合物锂电池过充电之后果

聚合物锂电池不能进行过充电，如发生过充电对电池的性能影响很大，负极会发生金属锂沉积，从而可能引起电池爆炸或起火，同时电解液中的溶剂发生分解，导致电池性能严重破坏。

聚合物锂电池充电电压值选择：

目前，商品化的锂电池所采用的正极材料、负极材料及电解液的电化学窗口基本都在4.5V以上，也就是说，当电池充电电压达到4.5V时电池还是比较稳定的。但如果电池充电电压过低（如低于4.15V），会严重影响电池的充电量，如电池充电电压若控制在4.13V，电池充入的电量约为电池容量的60-80%，极大地影响了电池性能的发挥。

其实电池的充电电压与电池的体系有关，与电池的放电倍率没有关系。

使用注意条例：

一、禁止尖锐部件碰撞电池；

二、禁止电池与金属物一起运输或储存；

三、禁止抛弃、坠落、冲击、弯曲电池，禁止用锤子敲击或踩踏电池；

四、禁止用金属物如电线直接短路连接电池的正、负极；

五、禁止电池的正极或负极与电芯的外包装铝塑膜材料的铝层相短路；

六、禁止在任何情况下拆卸电芯；

七、禁止将电池侵入水中或海水中，电芯不能受潮；

八、禁止在热源旁（如水、加热器等）使用或放置电池；

九、禁止将电池加热或丢入水中；

十、禁止直接焊接电池；

十一、禁止在火旁或很热的地方给电池充电；

十二、禁止将电池放入微波炉或高压容器内；

十三、禁止在高温下（如强阳光或很热的汽车里）长期使用或许放置电池，否则会引起电池过热、起火或者功能衰退、寿命减少；

十四、如有电解液泄漏而接触到皮肤或者其它的部位，应立即用清水冲洗，电解液接触到眼睛立即用清水冲洗后就近就医；

十五、禁止使用已经损坏的电池，如出现电解液泄漏或散发电解液气味的电池应远离火源以避免电池着火或爆炸。

应用常识：

一、电池充电器必须能恒流恒压并具备有并联充电功能的充电器，充电电流应1C5A以下充电为佳，充电时加载在每个电芯正、负极上的充电电压严禁超过4.25V；

二、电池过放电会导致电池性能、功能丧失，用户应严格确保每个电池的放电终止电压≥2.75V；

三、为了电池更好更长久的使用，应不定期的给电池充电，使其电压维持在每个CELL3.6V-3.9V之间；

四、电池的充电温度应在0-40℃，放电温度-20-60℃，储存温度25±5℃；

Temperature 0～40℃ is preferred when charging

五、严格遵守电池在10％--50％的荷状态下运输；

电池的报废处理：

电池使用报废时建议将电池的铝塑膜用剪刀剪开一道口子后用清水冲洗一分钟后即可以无污染废弃处理，或者交由专门的机构回收。我司的电池可由供应方代回收。

聚合物锂电池

液态锂离子电池（Li-ion）作为一种高效能源载体被广泛应用于通讯、电子行业，特别是手机、PDA等个人通讯工具上。然而近一两年来，随着通讯技术的飞速发展，手机彩屏技术、彩信技术、蓝牙技术及摄像技术相续出现，对电池的容量、体积、重量及电化学性能等指标提出了更高的要求，传统的液态锂电已越来越不能适应新的需求。新型聚合物锂离子电池（Li-Poly）的出现，迎合了这一需求。聚合物锂电是在原有钢壳、铝壳电池的基础上发展起来的第三代锂离子电池，以其更轻、更薄、能量密度更高的特点，受到国内外通讯终端厂商及设计公司的青睐。聚合物锂离子电池与液态锂离子电池最根本的区别在于二者所采用的电解质不同。聚合物锂电池的电解质从外观上看为固态，称为聚合物固体电解质。这种电解质是一类处于固体状态，但能像液体那样溶解支持电解质，并能发生离子迁移现象的高分子材料。

　　以下谨列举使用聚合物锂电的八大优势，供同行参考。

A.K.E 12V / 1300mAh聚合物锂电池工程样板，安装有全自动保护板，能对短路、过充电、过放电进行有效保护。而且使该电池能使用普通充电器进行可靠充电，而不必担心过充或充不饱的情况发生。聚合物锂电池单体电压通常为3.7V，最高电压为4.2V。

　　 1.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。

　　 2.厚度小，能做得更薄

　　普通液态锂电采用先定制外壳，后塞正负极村料的方法，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。

　　 3.重量轻

　　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%。

　　 4.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%，成为彩屏手机及彩信手机的首选，现在市面上新出的彩屏和彩信手机也大多采用聚合物电芯。

　　 5.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，延长手机的待机时间，完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。

　　 6.形状可定制

　　聚合物电池可根据客户的需求增加或减少电芯厚度，开发新的电芯型号，价格便宜，开模周期短，有的甚至可以根据手机形状量身定做，以充分利用电池外壳空间，提升电池容量。

　　 7.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。

　　 8.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。

　　聚合物锂电池在安全性、体积、重量、容量、放电性能方面均具有极大优势，但由于目前产能较低，制造成本高，因此价格居高不下，价格已成为影响聚合物锂电池普及的瓶颈。