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聚合物锂电池的工作原理详细介绍

聚合物锂电池一般指锂聚合物电池,又称高分子锂电池,是一种化学性质的电池。相对以前的电池来说,具有能量高、小型化、轻量化的特点。

所谓的锂聚合物电池是指在三要素中至少有一个或一个以上采用高分子材料的电池系统。在锂聚合物电池系统中,高分子材料大多数被用在了正极和电解质上。正极材料使用的是导电高分子聚合物或一般锂离子电池所使用的无机化合物,负极常应用锂金属或锂碳层间化合物,电解质是采用固态或者胶态高分子电解质或者有机电解液。由于锂聚合物中没有多余的电解液,因此它更可靠更稳定。

聚合物锂电池的工作原理

锂离子电池有液态锂离子电池(LIB)和锂聚合物电池(PLIB)两类。其中,液态锂离子电池是指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-

负极反应:6C + xLi+ + xe- = LixC6

电池总反应:LiCoO2 + 6C = Li1-xCoO2 + LixC6

锂聚合物电池的原理与液态锂相同,主要区别是电解液与液态锂不同。电池主要的构造包括有正极、负极与电解质三项要素。所谓的锂聚合物电池是说在这三种主要构造中至少有一项或一项以上使用高分子材料作为主要的电池系统。而在所开发的锂聚合物电池系统中,高分子材料主要是被应用于正极及电解质。

正极材料包括导电高分子聚合物或一般锂离子电池所采用的无机化合物,电解质则可以使用固态或胶态高分子电解质或是有机电解液,一般锂离子技术使用液体或胶体电解液,因此需要坚固的二次包装来容纳可燃的活性成分,这就增加了重量,另外也限制了尺寸的灵活性。

新一代的锂聚合物电池在形状上,理论上可做到,形状多样化,提高了电池造型设计的灵活性,从而可以配合产品需求,做成一些形状与容量的电池,为应用设备开发商在电源解决方案上提供了高度的设计灵活性和适应性,以最大化地优化其产品性能。同时,锂聚合物电池的单位能量比一般锂离子电池提高了10%。其容量、循环寿命等方面都较锂离子电池有大幅度的提高。

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