Классификация и безопасное использование литий-полимерных батарей

Полимерный литиевый аккумулятор - это полимерный литий-ионный аккумулятор. Литий-ионные батареи подразделяются на жидкие литий-ионные батареи (Liquified Lithium-Ion Battery, сокращенно LIB) и полимерные литий-ионные батареи (Polymer Lithium-Ion Battery, сокращенно PLB), в зависимости от материала электролита, используемого в литиевой батарее. ионный аккумулятор. Положительные и отрицательные материалы, используемые в полимерной литий-ионной батарее, такие же, как и жидкие ионы лития. Материал положительного электрода делится на кобальтат лития, манганат лития, тройной материал и материал фосфата лития-железа, а отрицательный электрод представляет собой графит. Принцип работы аккумулятора также в основном согласован. Главное отличие в том, что электролит другой. В жидкой литий-ионной батарее используется жидкий электролит, а в полимерной литий-ионной батарее используется твердый полимерный электролит. Полимер может быть либо «сухим», либо «коллоидным», в большинстве случаев в настоящее время используются полимерные коллоидные электролиты.

А. классификация

Твердый

Литий-ионный аккумуляторный аккумулятор с твердым полимерным электролитом представляет собой смесь полимера и соли, и аккумулятор имеет низкую ионную проводимость при нормальной температуре и может использоваться при нормальной температуре.

Гель

Литий-ионная батарея с гелеполимерным электролитом добавляет к твердому полимерному электролиту добавку, такую как пластификатор, для увеличения ионной проводимости и позволяет использовать батарею при нормальной температуре.

Полимер

В литий-ионной батарее из полимерного материала положительного электрода в качестве материала положительного электрода используется проводящий полимер, и его удельная емкость относительно увеличена. Поскольку вместо жидкого электролита используется твердый электролит, полимерная литий-ионная батарея имеет преимущества, заключающиеся в том, что она тоньше, имеет произвольную площадь и произвольную форму по сравнению с жидко-литиево-ионной батареей, так что корпус батареи может быть изготовлен из алюминиево-пластикового материала. композитная пленка, тем самым повышая удельную емкость всей батареи; полимерный литий-ионный аккумулятор также может использовать полимер в качестве материала положительного электрода, и его удельная удельная энергия по массе будет более чем на 20% выше, чем у нынешних жидких литий-ионных аккумуляторов. Литий-ионный полимерный аккумулятор (полимерный литий-ионный аккумулятор) отличается компактностью, тонкостью и легкостью. Таким образом, рыночная доля полимерных аккумуляторов будет постепенно увеличиваться.

Б. особенности

Полимерные литий-ионные аккумуляторы обладают следующими характеристиками:

1 формирующая гибкость;

2 более высокая удельная удельная энергия (в 3 раза больше, чем у батареи MH-Ni);

3 ширина окна электрохимической стабильности, до 5 В;

4 безупречная безопасность и надежность;

5 более длительный срок службы, меньшая потеря емкости;

6 высокий уровень использования объема;

7 широкий спектр приложений.

С. соображения

Обратите внимание на условия короткого замыкания

Полимерные литий-ионные аккумуляторы склонны к короткому замыканию во время зарядки. К ним относятся: внутреннее короткое замыкание и внешнее короткое замыкание и т. Д.

Хотя большинство литий-ионных батарей теперь имеют схемы защиты от короткого замыкания и взрывозащищенные линии, во многих случаях эта схема защиты не обязательно работает в различных условиях, и взрывозащищенная линия может играть ограниченную роль. .

Не перезаряжайте второй заряд

Полимерные литий-ионные аккумуляторы, если время зарядки слишком велико, вероятность расширения увеличится.

Литий обладает очень активными химическими свойствами, и его легко сжечь. Когда аккумулятор заряжается и разряжается, внутренняя часть аккумулятора продолжает нагреваться. Газ, образующийся в процессе активации, расширяется, внутреннее давление батареи увеличивается, и давление достигает определенного уровня. Если внешний кожух поцарапать, он лопнет. Это может вызвать утечку, пожар или даже взрыв. Полимерные литий-ионные аккумуляторы только расширяются.

При использовании обязательно обращайте внимание на безопасность.

D. принципы

Литий-ионные батареи в настоящее время имеют два типа жидких литий-ионных батарей (LIB) и полимерные литий-ионные батареи (PLB). Среди них жидкая литий-ионная батарея относится к вторичной батарее, в которой соединение интеркаляции Li + является положительным электродом или отрицательным электродом. Положительный электрод изготовлен из литиевого соединения LiCoO2, LiNiO2 или LiMn2O4, а отрицательный электрод - из литий-углеродного межслойного соединения LixC6. Типичная аккумуляторная система:

(-) C | LiPF6 — EC + DEC | Li Co O2 (+)

Rd

Реакция положительного электрода (реакция окисления): LiCoO2 = Li1-xCoO2 + xLi ++ xe ------------ (2.1)

Отрицательная реакция (реакция восстановления): 6C + xLi ++ xe- = LixC6 ----------- (2.2)

Полная реакция батареи: LiCoO2 + 6C = Li1-xCoO2 + LixC6 ----------- (2.3)

Принцип работы полимерного литий-ионного аккумулятора такой же, как и у жидкого лития. Основное отличие состоит в том, что электролит отличается от жидкого лития. В основной состав батареи входят три элемента: положительный электрод, отрицательный электрод и электролит. Так называемая полимерная литий-ионная батарея означает, что по крайней мере одна или несколько из трех основных структур используют полимерный материал в качестве основной системы батареи. В разрабатываемой в настоящее время системе полимерных литий-ионных батарей полимерные материалы в основном используются для положительного электрода и электролита. Материал положительного электрода включает проводящий высокомолекулярный полимер или неорганическое соединение, используемое в обычной литий-ионной батарее, а в качестве электролита может использоваться твердый или коллоидный полимерный электролит или органический электролит. Как правило, в литий-ионной технике используется жидкость или коллоидный электролит, поэтому требуется, чтобы прочная вторичная упаковка содержала горючие активные ингредиенты, что увеличивает вес и ограничивает гибкость размеров.

Новое поколение полимерных литий-ионных аккумуляторов может иметь более тонкую форму (батарея ATL может иметь толщину до 0,5 мм по сравнению с толщиной карты), произвольно размещать и произвольную форму, что значительно улучшает конструкцию аккумулятора. Требования к батареям любой формы и емкости предоставляют разработчикам устройств некоторую гибкость конструкции и адаптируемость решений по питанию для достижения максимальной производительности. В то же время удельная энергия полимерно-литиево-ионного аккумулятора на 20% выше, чем у обычного литий-ионного аккумулятора, а его емкость и экологические характеристики лучше, чем у литий-ионного аккумулятора.

E. перспективы

В настоящее время мобильные телефоны имеют следующие тенденции развития:

(1) Сам мобильный телефон развивается в направлении миниатюризации и утонения, чтобы облегчить переноску потребителей;

(2) Персонализация дизайна мобильного телефона, концепция производительности больше не является оригинальной квадратной формой, дизайн изогнутой поверхности неправильной формы стал основным направлением эстетики дизайна мобильных телефонов;

(3) Использование цветных экранов и функций мобильных телефонов продолжает расти. Чтобы уменьшить размер мобильного телефона, сокращение заряда батареи и ее истончение являются наиболее эффективными способами. Толщина батареи менее 4 мм стала основным трендом тонких конфигураций мобильных телефонов. С точки зрения затрат, это особенность полимера. Эффективное пространство, оставленное мобильным телефоном с неправильной формой, кривой и изогнутой поверхностью, приобретает неправильную форму. Жидкая прямоугольная форма не позволяет эффективно использовать пространство и имеет низкую емкость, а ламинированный полимер может наиболее эффективно использовать такое неправильное пространство для увеличения емкости. Недавно компания TCL Jinneng представила дугообразную батарею, трапециевидную батарею и ранцевую батарею, которые могут увеличить емкость мобильного телефона более чем на 20% по сравнению с жидкостной батареей с соответствующими характеристиками. Все больше и больше мобильных телефонов работают, что приводит к все большему энергопотреблению. Соответственно требуется увеличить емкость аккумулятора. Полимерные батареи имеют значительные преимущества без увеличения толщины батареи. Точно так же портативные компьютеры, Bluetooth-гарнитуры, телефоны PHS, мобильные DVD-диски и другие устройства становятся все более мобильными и портативными, все они оснащены жидкокристаллическим дисплеем, и функции расширяются, а ЖК-экран постоянно увеличивается. Это дает некоторые возможности для полимерных литий-ионных аккумуляторов.

Полимерные литий-ионные аккумуляторы разрабатываются и коммерциализируются в мире более двух лет. Хотя объем продаж быстро растет, его доля на рынке все еще составляет около 10%, что несопоставимо с ожиданиями людей, составляющих 90% рынка жидких литиевых батарей. По разным причинам цена на полимеры на рынке, как правило, выше, чем на жидкие литиевые батареи. Однако из-за того, что конкуренция мобильных устройств постепенно меняется, особенно конструктивная ценность полимерных батарей для мобильных устройств (например, 4 мм) Полимерные батареи признаются все большим и большим числом дизайнеров, таких как мобильные телефоны и мобильные DVD. Производители полимеров по-прежнему уверены, что наступит эра полимеров. [6]

F. преимущества и недостатки

Преимущество

1. Рабочее напряжение отдельного элемента составляет 3,6 ~ 3,8 В, что намного выше, чем напряжение 1,2 В для Ni-MH и Ni-Cd аккумуляторов.

2. Плотность емкости велика, а плотность емкости в 1,5–2,5 раза или выше, чем у никель-водородной батареи или никель-кадмиевой батареи.

3. Саморазряд невелик, и потеря емкости после длительного размещения невелика.

4. Длительный срок службы, нормальное использование цикла жизни может достигать более 500 раз.

5. Нет эффекта памяти. Перед зарядкой необязательно выгружать оставшийся заряд, что удобно.

6. Хорошие показатели безопасности.

Полимерная литиевая батарея изготовлена из гибкой алюминиево-пластиковой упаковки, которая отличается от металлического корпуса жидкой батареи. Как только возникает угроза безопасности, жидкая батарея легко взрывается, а полимерная батарея может быть подвергнута только воздушной струе.

7. Малая толщина, можно сделать тоньше

Ультратонкий аккумулятор можно собрать в кредитную карту. Обычная жидкая литиевая батарея использует метод настройки внешнего корпуса и подключения положительных и отрицательных материалов. Толщина 3,6 мм или меньше. Есть техническое узкое место. Полимерный аккумуляторный сердечник не имеет этой проблемы. Толщина может быть менее 1 мм, что соответствует текущему спросу на мобильные телефоны. .

8. Легкий вес.

Аккумулятор с полимерным электролитом не требует металлической оболочки в качестве внешней защитной упаковки. Вес полимерной батареи на 40% легче, чем у литиевой батареи со стальным корпусом той же емкости, и на 20% легче, чем у батареи с алюминиевым корпусом.

9. Большая емкость

Полимерная батарея имеет емкость на 10-15% выше, чем у батареи того же размера со стальным корпусом, что на 5-10% выше, чем у батареи с алюминиевым корпусом. Это лучший выбор для мобильных телефонов с цветным экраном и мобильных телефонов с функцией MMS. В настоящее время на рынке новых цветных экранов и мобильных телефонов MMS в основном используются полимерные батареи.

10. Малое внутреннее сопротивление.

Внутреннее сопротивление полимерного сердечника батареи меньше, чем у обычной жидкостной батареи. В настоящее время внутреннее сопротивление внутреннего полимерного сердечника батареи может быть даже менее 35 мОм, что значительно снижает собственное потребление батареи и продлевает время ожидания на уровне интеграции мобильного телефона с международным. Эта полимерная литиевая батарея, которая поддерживает большие токи разряда, является идеальным выбором для моделей с дистанционным управлением и является наиболее многообещающей альтернативой никель-металлогидридным батареям.

11. Форму можно настроить

Производители не ограничиваются стандартными формами и могут экономично подобрать нужный размер. Полимерные батареи могут увеличивать или уменьшать толщину батарей в соответствии с потребностями клиентов. Разработайте новые модели аккумуляторов, которые дешевы, разомкнутый цикл короткий, а некоторые из них можно даже настроить в соответствии с формой мобильных телефонов, чтобы полностью использовать пространство корпуса аккумулятора и увеличить емкость аккумуляторов.

12. Хорошие разрядные характеристики.

В полимерной батарее используется коллоидный электролит, который имеет плавную характеристику разряда и более высокую платформу разряда, чем жидкий электролит.

13. Защитная доска проста по конструкции.

Благодаря использованию полимерных материалов сердечник батареи не воспламеняется и не взрывается, а сам сердечник батареи имеет достаточную безопасность. Следовательно, конструкция защитной схемы полимерной батареи может быть исключена путем исключения PTC и предохранителя, что позволяет сэкономить на стоимости батареи.

Недостаток

1. Стоимость аккумулятора высока, а систему электролита трудно очистить.

2. Необходимо защитить управление линией. Избыточная зарядка или чрезмерная разрядка нарушают обратимость внутренних химических веществ батареи, тем самым серьезно снижая срок ее службы.

G. исследование производительности

Сравнивались свойства гомополимера поливинилиденфторида (PVdF), винилиденфторида и бинарного сополимера гексафторпропилена (PVdF-HFP) в качестве материалов каркаса полимерных литий-ионных аккумуляторов. Результаты исследования показывают, что PVdF может быть использован в качестве материала каркаса полимерной литий-ионной батареи для получения лучших характеристик, чем сополимер PVdF-HFP при использовании соответствующих технических средств.

Страница содержит содержимое машинного перевода.