聚合物锂电池未来发展趋势

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聚合物锂电池未来发展趋势

聚合物锂电池未来发展趋势
聚合物锂电池技术在全球的发展已经有相当一段时间了,近年来随着聚合物锂电池的需求量不断提升,带动着其销量的增长,但其市场所占份额依然很低,与液态锂电90%的市场份额无法相比,大大低于人们的预期。下面由电池之都为大家讲解聚合物锂电池未来发展趋势:
由于各种原因,目前市场上聚合物的价格普遍要高于液态锂电池,但是,由于移动电器的竞争模式正在悄悄地发生变化,特别是聚合物电池给移动电器带来的设计价值创新,聚合物电池正被越来越多移动设备所推崇应用,多数聚合物厂商判断聚合物的时代即将来临。对于聚合物锂离子电池的发展趋势,我们可以从手机的发展现状看出一二。
目前手机的发展趋势主要有以下几方面:
(1) 手机机身大小多元化、超薄化,以方便消费者的携带;
(2) 手机设计的个性化,表现在设计理念已经不再是原来方方正正的形状,不规则形状、曲线、弧面设计造型成为手机设计美学化的主要潮流;而且越来越多的手机设计追求无边框化,以此来最大限度的增加用户体验。
(3) 使用彩屏、手机功能的不断增加。为了使手机小型化,电池减小、减薄是一个最有效的途径。4mm以下厚度电池有成为薄型手机配置的主流趋势,从性价比来讲,这是聚合物的特长。不规则形状、曲线、弧面设计造型的手机给电池留下的有效空间变成了不规则形状。液态的长方型不能有效利用空间,容量较低,而叠片式聚合物可以将这种不规则空间最有效地利用起来,使容量放大。随着手机功能越来越多,相应的耗电量也越来越多。就会要求电池容量相应地增加。在不增加电池厚度的情况下,聚合物锂电池是有明显优势的。与此相似,笔记本电脑、蓝牙耳机、蓝牙音箱、移动DVD等电器都在向移动、便携化方向发展,都配上了液晶显示,而且功能在不断增多,液晶屏幕在不断增大。这些都给聚合物锂离子电池提供了无限的商机。
可以说,把聚合物锂电池誉为下一代锂离子电池也不未过。
在未来几年内,聚合物锂电池极有可能取代锂离子市场的大部分份额。
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根据电解质材料不同聚合物锂电池的三大分类
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,电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同,锂离子电池使用的是液体电解质, 而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胶体电解质。下面由电池之都为大家讲解根据电解质材料不同聚合物锂电池的三大分类:
(1)固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的混合物,这种电池在常温下的离子电导率低,适于高温使用。
(2)凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂,从而提高离子电导率,使电池可在常温下使 用。
(3)聚合物正极材料的锂离子电池。采用导电聚合物作为正极材料,其比能量是现有锂离子电池的3倍,是最新一代的锂离子电池。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,也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题,因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳,从而可以提高整个电池的比容量;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50%以上。此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提高。基于以上优点,聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。
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三元锂电池的优点与缺点
三元锂电池是锂电池的一种:主要是指做电池的正极材料。通常锂电池的正极材料是钴酸锂。下面由电池之都为大家讲解三元锂电池的优点与缺点:
三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡,是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优点如下:
Co3+:减少阳离子混合占位,稳定材料的层状结构,降低阻抗值,提高电导率,提高循环和效率性能。
Ni2+:可提高材料的容量(提高材料的体积能量密度),而由于Li和Ni相似的半径,过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排,锂层中镍离子浓度越大,锂在层状结构中的脱嵌越难,导致电化学性能变差。
Mn4+:不仅可以降低材料成本,而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构,使容量降低,循环衰减。
三元锂电池优点
1、电压平台高
电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,因此对电池材料的选用,有重要的意义。电压平台越高,比容量越大,肯定同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程更远。三元材料的电压平台明显比磷酸铁锂高,高线可以达到4.2伏,放电平台可以达到3.6或者3.7伏。
2、能量密度高
能量密度高是三元锂电池的最大优势,而电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,电压平台越高,比容量越大,所以同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。
3、振实密度高
振实密度是指在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量。振实密度或者说体积密度(在一些工业领域称为松装密度)定义为样品的质量除以它的体积,这一体积包括样品本身和样品孔隙及其样品间隙体积。
三元锂电池缺点
安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电差。安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板,尤其是安全性能,是一直限制其大规模配组,和大规模集成应用的一个主要因素。大量实测表明,容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试,这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素,甚至混合锰酸锂一起使用的原因。500次的循环寿命在锂电池中属于中等偏下,因此三元锂电池目前*主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。
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