橫圖-新聞中心

液態鋰離子與聚合物鋰離子電池對比介紹

2018-11-12 16:15:00
default
轉貼
489
影響鋰離子電池的性能的因素主要包括材料和制造工藝兩個方面,其中材料又包括正負極活性物質、正負極隔離層等.本文主要從以下幾個方面對其進行對比. 
一、 正負極活性物質 
目前二次鋰離子電池廣泛使用的負極材料主要包括石墨化負極材料和嵌鋰人造碳(包括高分子化合物MCMB、碳纖維和焦碳等)兩大類.前者主要應用于液態鋰離子電池,后者則多用于追求高容量體積比的鋁殼電池,在聚合物鋰離子電池也有較廣泛的應用.前者顆粒大,碳層間距小,后者則顆粒較小,碳層艱巨大.由于電池電極中顆粒之間大多為點接觸,因此小顆粒碳負極電阻比大顆粒碳負極的大,同時顆粒過大,在大電流充放電過程膨脹收縮過大也會影響鋰離子電池的安全性能.因此我公司采用的負極為大小顆粒按照一定比例配比形成的混合態,達到了擴大顆粒之間接觸面積、降低電極阻抗、增加電極容量、減少析鋰的目的. 
二、正負極隔離層 
目前各個公司液態鋰離子電池使用的是鋰鹽溶解于兩至四種有機溶劑的混合溶液而形成的電解液,其在常溫下為液態,電導率一般為10-2S/cm數量級.而聚合物鋰離子電池包括固體聚合物電解質和凝膠聚合物兩種,前者可以將電解質做得非常薄,因此作成的電池可以是任意形狀而且不會存在液態鋰離子電池很有可能存在的漏液情況,并且固態的電解質可以避免充放電過程中鋰枝晶的形成,有阻于提高電池循環壽命和安全性能但是,固態電解質在45℃時電導率僅為10-5S/cm左右,而在20℃下電導率則為10-8 S/cm左右,因此此類電池僅限于高溫小電流情況下的使用使用(80℃下0.15C放電效率接近100%),實際上目前并使用固體聚合物電解質的商品化電池存在.而凝膠態電解質則是在固體聚合物電解質中加入過量的有機溶劑作為增塑劑,使原來的固體聚合物電解質變成凝膠狀而形成.這種電解質的電導率比原來提高了2個數量級達到常溫下10-5 S/cm,最好的可以達到10-3 S/cm,接近液態鋰離子電解質的電導率,因而使其應用于規模化生產成為可能,但是此中電解質有可能發生冗余有機溶劑以分子態溢出的情況,在高低溫的情況下則更為明顯,一旦冗余有機溶劑溢出過多,則電解質會重新變成固體聚合物電解質,因此此類聚合物電池也象液態鋰離子電池一樣須注意漏液問題,同時即使對外不漏液在高低溫循環時也容易發生有機溶劑從凝膠態電解質滲出而使電解質破壞的問題. 
三、制造工藝 
由于鋰離子聚合物電池的本身特性,在實際制作時幾乎全部使用疊層結構,疊層結構有利于降低電池內阻,提高電池大電流放電能力,但由于制造工藝和應用條件限制,本身不可能制成很大而薄的電池,在作為鋰離子動力實際使用時,由于單層容量小,往往使疊層層數達到50層以上,如果不能實現全自動化生產,由于單層重量輕,在制作過程中對單層分檔相當困難,過多的疊層數量使得單體電池內單層電芯并聯的一致性較差,也使得成品電池的充放電效率不一致,降低了成品電池配對的綜合性能.而目前液態鋰離子電池在內部結構上主要采用少數幾個卷繞式電芯并聯,并聯數量少,單個卷芯重量大,配對較為容易,只要能實現真正量產,電池內部卷芯的一致性可以達到99.99%以上,只要采用適當的分選工藝,制成的成品電芯配對時可以保證較高的綜合可靠性能. 
四、安全性能 
鋰離子電池由于高電壓的要求,電解質中采用了在非水劑的有機溶劑(EC、PC、DEC、EMC、DMC等),此類有機溶劑在高溫狀態下可能引起著火燃燒的情況,一旦電池處于內部短路、外部短路、過充電、熱箱等環境時電池內壓熱過大、內熱過高,達到有機溶劑的著火點,就會引燃有機溶劑,使電池瀉放,嚴重的會引起著火燃燒和爆炸的現象,因此對于鋰離子電池來說有效的散熱和危險時的自就成為制約安全性能的重要因素, 
1、散熱 
液態鋰離子電池由于內部使用了較多高比熱的銅箔、鋁箔,只要使用較好的內部結構,瞬間熱量可以較快的擴散開,不至于產生安全性問題,而聚合物鋰離子電池由于內部一般正負極基質采用了較少的銅網、鋁網,散熱能力較差,使得散熱成為比較重要的問題. 
2、自保護功能 
液態鋰離子電池的自保護功能主要體現在隔膜的自封閉性能和電池內部安裝保險的方面,目前較為廣泛使用的液態鋰離子電池隔膜為PC-PE-PC三層復合膜,當電池內外發生短路或有過大電流通過電池時,產生的高溫(125℃)使內層PE膜即可實現自封閉,整個正負極隔離層導電率小于超過10-3 S/cm,從而避免進一步升溫產生危險,內部保險則包括可恢復式過流保險和不可恢復式過熱保險,過流保險在大電流通過時自身內阻迅速增大,減小通過電流,從而實現保護電池的目的,過熱保險則主要在電池遇到過充、內部短路等情況下,切斷外部電流,隔離動力電池內部各個卷芯使危險源降低至最小,從而保證電池不至于產生危險.而聚合物鋰離子電池由于本身特點,凝膠式電解質在過熱時會散發出冗余有機溶劑,進一步增加內壓,加劇危險的產生..同時由于結構的原因一般不在內部安裝各種保險. 
五、綜合比較 
綜合性能比較見下表 
液態鋰離子動力電池和聚合物鋰離子動力電池比較 
液態鋰離子動力電池 聚合物鋰離子動力電池 
體積比容量 5Ah/74cm3 5Ah/42 cm3 
重量比容量 5Ah/100g 5Ah/79g 
常溫循環壽命 500次,70% 800次,70% 
-25℃存放一周后循環壽命 300次,55% 150次,54% 
+75℃存放一周后循環壽命 300次,60% 120次,57% 
內阻(5Ah電池) 17-23mΩ 17-27mΩ 
月自放電 1.2% 0.9% 
-25℃放電 93% 86% 
-40℃放電 64% 47% 
+55℃放電 98% 91% 
振動(UL標準臺,4h) 內阻電壓無變化 內阻電壓無變化 
擠壓(至短路) 冒煙 冒煙 
短路(20mΩ外部短路) 瀉放、無冒煙起火 爆炸 
落下(1.8m,10次) 內阻電壓無變化 電壓無變化、內阻增大2mΩ 
過充(1C,6V) 瀉放、無冒煙起火 冒煙 
針刺(刺穿電池) 無冒煙起火 無冒煙起火 
熱箱(150℃,30min) 瀉放 冒煙、著火 

注:以上內容轉載自網絡。 
全局-底部-聯系


  在線客服    [email protected]    銷售專線 0752-5751663

上海麻将详解