锂电池好还是聚合物电池好呢?
随着高新技术的不断提高,国家碳达峰碳中和战略目标,推进碳达峰碳中和已上升为国家战略,节能环保绿色发展已经成为时代底色,越来越多的节能环保产品被应用到了市场当中,就拿电池市场来说,锂电池凭借着种种优势迅速的取代传统铅酸电池,成为储能市场的主力军。锂电池的分类有很多,三元材料、磷酸铁锂材料、锂离子、锰酸铁、聚合物锂电池等种类;那么,锂电池好还是聚合物电池好呢?
一、锂电池简介
锂电池是一种二次电池(充电电池),主要依靠锂离子在正负极之间的移动来工作。在放电过程中,Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌;充电时,Li⁺从正极脱落,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电视则相反。
由于锂离子电池比锂原电池应用更广,所以锂电池在较狭义上通常是指锂离子电池;在锂离子电池内部又有两种分类:聚合物锂离子电池和液态锂离子电池,因为质量更大、应用更多的是液态锂离子电池,所以锂电池的狭义理解就是指液态锂离子电池,而聚合物锂离子电池又叫锂聚合物电池,人们习惯上简称为聚合物电池。
锂电池
二、锂电池和聚合物电池的区别
聚合物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。
锂电池和聚合物电池区别它们之间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。
三、锂电池好还是聚合物电池好?
聚合物电池是锂离子电池升级换代产品。相对于现在流行的锂离子电池而言,聚合物电池具有容量大、体积小(薄)、安全(不会爆炸)等优点。但是,由于整个产业链的换代需要一定时间,它的造价(成本)目前还比较高,仅在高端数码产品中有使用(超薄笔记本电脑等)。
聚合物电池的优点主要表现在以下几个方面:
1、聚合物电池单体电池的工作电压高达3、6v~3、8v远高于镍氢和镍镉电池的1、2V电压。
2、聚合物电池容量密度大,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、聚合物电池自放电小,在放置很长时间后其容量损失也很小。
4、聚合物电池寿命长,正常使用其循环寿命可达到500次以上。
5、聚合物电池没有记忆效应,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
聚合物电池超薄,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。
聚合物电池
8、重量轻
聚合物电池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
聚合物锂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。
10、内阻小
聚合物锂电池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。
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。聚合物锂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。
12、放电特性佳
聚合物锂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,聚合物锂电池电芯不起火、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。
通过以上介绍相信大家对锂电池好还是聚合物电池好有一定了解了,总之聚合物电池的全称是聚合物锂电池。它是锂电池的一种。从电芯上说,锂电池分为第1代钢壳锂电池、第2代铝壳锂电池、第3代聚合物电池。由于聚合物电池是用软包铝塑膜封装的,膜只有0.3m的厚度,内部可装反应材料的空间大、铝塑膜比钢壳铝壳轻许多、铝塑膜可拉升,有效的减缓了电池不良反应时才生的气压,避免了爆炸的可能,聚合物电池是锂电池中容量最高、重量最轻、安全性最好的电池,所以说聚合物电池比锂电池更好。
聚合物电池和锂电池对比
导读
锂电池的概念使用非常频繁,稍加留意,我们会发现用这个概念其实是有广义、较狭义和狭义三种区别的。
锂电池的概念使用非常频繁,稍加留意,我们会发现用这个概念其实是有广义、较狭义和狭义三种区别的。
广义的锂电池包括锂原电池和锂离子电池;由于锂离子电池比锂原电池应用更广,所以锂电池在较狭义上通常是指锂离子电池;在锂离子电池内部又有两种分类:聚合物锂离子电池和液态锂离子电池,因为质量更大、应用更多的是液态锂离子电池,所以锂电池的狭义理解就是指液态锂离子电池,而聚合物锂离子电池又叫锂聚合物电池,人们习惯上简称为聚合物电池。
如果在广义和较狭义的意思上比较锂聚合物电池和锂电池的区别,那么,唯一的就是种概念和属概念的关系,锂聚合物电池被包含于锂电池。
因此,具有比较意义的就是狭义层面上的比较:即聚合物电池和液态锂离子电池的比较,基于此,以下用锂电池代指液态锂离子电池。
1、根本区别是原材料
这是二者各种不同表现的总根源。聚合物电池是指在正极、负极或电解质三大组件中至少有一项使用高分子材料。高分子的意思是分子量大,与其相对应的概念是小分子,高分子具有高强度、高韧性和高弹性。目前研发的聚合物电池高分子材料主要用于正极与电解质。
①聚合物电池正极材料除了采用锂电池的无机化合物,还可以采用导电高分子聚合物;
②、聚合物电池的电解质有高分子电解质(固态或胶态)和有机电解液,锂电池使用电解液(液体或胶体)
2、塑形区别
聚合物电池可以做到薄形化、任意面积化和任意形状化,原因在于其电解质可固态可胶态而非液态,锂电池则采用电解液,需要一个坚固的外壳作为二次包装容纳电解液。因此,这也使得锂电池增加了一部分重量。
3、安全性方面
当前的聚合物多是软包电池,采用铝塑膜做外壳,当内部采用有机电解质时,即使液体很热也不爆炸,因为铝塑膜聚合物电池采用固态或胶态而无漏液,只是自然破裂。但是任何事情都不是绝对的,如果瞬间电流足够大,发生短路,则电池自燃或爆裂并非不可能,手机和平板电脑安全事故的发生多由这种情况引起。
4、电芯电压
由于聚合物电池采用高分子材料,可在电芯里做成多层组合达到高电压,而锂电池电芯标称容量是3.6V,要想在实际运用中达到高电压,则需要将多个电芯串联在一起才能形成理想的高电压工作平台。
如果用以上几个特点对比聚合物电池和锂电池哪个好,那么结论就是一定的,然而,在市场上还是锂电池的应用占主体地位,这说明锂电池也有相对优势,我们继续比较下去。
5、导电性
聚合物电池的固态电解质离子电导率低,目前主要是加入了一些添加剂使其成为凝胶电解质,以改善电导率。这也只是增加了离子电导,不似锂电池的电导率保持一个稳定的值,而不会受辅助材料质量的影响。
6、容量
聚合物电池的容量并无有效提升,与标准容量的锂电池相比还有所减少。
7、制造工艺
聚合物电池越薄越好生产,锂电池越厚越好生产,这使得锂电池在应用上可拓展领域更多。
8、价格
这是决定二者市场容量的关键因素,目前,市场上聚合物电池价格普遍高于锂电池,这影响到二者的市场容量,前者与后者之比是1:9。
很难绝对的说聚合物电池和锂电池哪个好,它们各有千秋,如果非要说个结论,则聚合物电池在小型应用上多些,而锂电池在大型应用上更有前途,如果聚合物电池能够突破价格和设计的局限性,或许代表了电池发展趋势,因其环保和安全性更符合潮流。
来源 | 电子产品世界
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