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锂离子电池的类型

发布时间:2020-03-19 09:24:00  来源:锂电池厂家




 

锂离子电池的类型
锂离子电池可以应用到各种领域中,因此,其类型也同样具有多样性。按照外形分,目前市场上的锂离子电池主要有三种类型,即钮扣式、方形和圆柱形国外已经生产的锂离子电池类型有圆柱形、棱柱形、方形、钮扣式、薄型和超薄型。可以满足不同用途的要求。
圆柱形的型号用5位数表示,前两位数表示直径,后两位数表示高度。例如:18650型电池,表示其直径为18mm,高度为65mm,用18*65表示。方形的型号用6位数表示,前两位为电池的厚度,中间两位为电池的宽度,最后二位为电池的长度,例如083448型,表示厚度为8mm,宽度为34mm,长度为48mm,用8*34*48表示。
电池的外形尺寸、重量是锂离子电池的一项重要指标,直接影响锂电池的特性。而锂离子电池的电化学性能参数主要包括以下几个方面。
额定电压:商品化的锂离子电池额定电压一般为3.6V(目前市场上也出现了部分4.2V的锂离子电池产品,但是所占比例不大),工作时电压范围为4.1-2.4V,也有下限终止电压设定为其他值,如3.1V等。
额定容量:是指按照0.2C恒流放电至终止电压时所获得的容量。
1C容量:是指按照1C恒流放电至终止电压所获得的容量。1C容量一般较额定容量小,其差值越小表明电池的电流特性越好,负载能力越强。
高低温性能:锂离子电池高温可达+55℃,低温可达-20℃。在此环境温度区间下,电池容量可达额定容量的70%以上。特别是高温环境下一般对电池性能几乎没有什么影响。
荷电保持能力:电池在充满电后开路搁置28天,然后按照0.2C放电所获得的容量与额定容量比的百分数。数值越大,表明其荷电保持能力越强,自放电越小。一般锂离子电池的荷电保持能力在85%以上。
循环寿命:随着锂离子电池充电、放电,电池容量降低到额定容量的70%时,所获得的充放电次数称为循环寿命。锂离子电池循环寿命一般要求大于500次。
按照锂离子电池的电解质形态分,锂离子电池有液态锂离子电池和固态(或干态)锂离子电池两种。固态锂离子电池即通常所说的聚合物锂离子电池,是在液态锂离子电池的基础上开发出来的新一代电池,比液态锂离子电池具有更好的安全性能,而液态锂离子电池即通常所说的锂离子电池。
聚合物锂离子电池的工作原理与液态锂离子电池相同。主要区别是,聚合物的电解液与液态锂离子电池的不同。电池主要的构造同样包括有正极、负极与电解质三项要素。所谓的聚合物锂离子电池是在这三种主要构造中至少有一项或一项以上采用高分子材料作为电池系统的主要组成。在目前所开发的聚合物锂离子电池系统中,高分子材料主要是被应用于正极或电解质。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。目前锂离子电池使用液体或胶体电解液,因此需要坚固的二次包装来容纳电池中可燃的活性成分,这就增加了其重量,另外也限制了电池尺寸的灵活性。聚合物锂离子制备工艺中不会存有多余的电解液,因此它更稳定,也不易因电池的过量充电、碰撞或其他损害以及过量使用而造成危险情况。
锂离子电池在结构上主要有五大块:正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线。锂离子电池的结构主要分卷绕式和层叠式两大类。液锂电池采用卷绕结构,聚锂电池则两种均有。卷绕式将正极膜片、隔膜、负极膜片依次放好,卷绕成圆柱形或扁柱形,层叠式则将正极、隔膜、负极、隔膜、正极这样的方式多层堆叠。将所有正极焊接在一起引出,负极也焊成一起引出。新一代的聚合物锂离子电池在形状上可做到薄形化 (如广州东莞某公司ATL生产的电池最薄可达0.5mm,相当于一张卡片的厚度)、任意面积化和任意形状化,大大提高了电池造型设计的灵活性,从而可以配合产品需求,做成任何形状与容量的电池,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,从而可最大化地优化其产品性能。
聚合物锂离子电池适用行业有手机、移动DCD、笔记本电脑、摄像机、数码相机、数码摄影机,个人数码助理(PDA)、3G移动电话、电动车、携带式卫星定位系统,以及汽车、火车、轮船、航天飞机、智能机器人、电动滑板车、儿童玩具车、剪草机、采棉机、野外勘探工具、手动工具等移动设备在未来均可能使用聚合物锂离子电池。
同时,聚合物锂离子电池的单位能量比目前的一般锂离子电池提高了50%,
其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命(超过500次)与环保性能等方面都较锂离子电池有大幅度的提高。
聚合物锂离子电池具有如下优点。
① 安全性能好 聚合物锂离子电池在结构上采用铝塑软包装,有别于液态电池的金属外壳,一旦发生安全隐患,液态电池容易爆炸,而聚合物电池则只会出现气鼓。
② 电池厚度小,可制作得更薄 普通液态锂离子电池采用先定制外壳,后塞正负极材料的方法,厚度做到3.6mm以下存在技术瓶颈,聚合物电池则不存在这一问题,厚度可做到1mm以下,符合时尚手机需求方向。
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 电池容量大 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池。
⑤ 内阻小 聚合物电池的内阻较一般液态电池小,目前国产聚合物电池的内阻甚至可以做到35mΩ以下,这样可极大地减低电池的自耗电,延长手机的待机时间,这种支持大放电电流的聚合物锂电池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 电池的形状可定制 聚合物电池可根据需求增加或减少电池厚度,开发新的电池型号,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 放电性能好 聚合物锂电池采用胶体电解质,相比较液态电解质,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,电池不起火、不爆炸,电池本身具有足够的安全性,因此聚合物电池的保护线路的设计可考虑省略PTC和保险丝,从而节约了电池成本。
除上面介绍的电池外,还有一种所谓的“塑料锂离子电池",最早的塑料锂离子电池是1994年由美国Belcore实验室提出,其外形与聚合物锂离子电池完全一样,其实是传统的锂离子电池的“软包装”,即采用铝/PP复合膜代替不锈钢或者铝壳进行热压塑封装,电解液吸附于多孔电极中。
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