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锂离子聚合物电池的基本原理介绍

2022.8.25

  市面上有两种已经商业化的科技都统称为锂离子聚合物(其中“聚合物”代表“电解质隔离聚合物”)。

  电池由以下部分组成:

  正极:LiCoO2二氧化锂钴 或 LiMn2O4四氧化锂二锰

  隔膜:导电电解质聚合物 (例如:聚乙二醇,PEO)

  负极: 锂或锂炭嵌入 (化学)化合物

  典型反应:(放电)

  负极:(Carbon-Lix) → C +xLi+xe

  隔膜: Li导电

  正极: Li1−xCoO2+xLi+xe→ LiCoO2

  总反应: (碳-xLi+xe) + Li1-xCoO2→ LiCoO2+ 碳

  电解质/隔膜聚合物可以是固体聚合物,例如聚乙二醇(PEO)、加上六氟化锂钾(LiPF6)、或其他可导电的盐类加上二氧化硅或其他能增强机械性质的填充材料(这样的方式尚未商业化)。在安全性的要求下,一般电池都使用碳嵌入锂的方式作为电池负极,除了例如 Avestor (与 Batscap 合并之后)的某些制造商使用金属态的锂当负极(称为锂金属聚合物电池)。

  这两种商业化的电池都是将胶状溶剂和盐类如碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸二乙酯(DEC)涂在聚偏氟乙烯(PVdF)聚合上。不同之处在于(Bellcore/Telcordia的技术)使用锂锰酸盐(LiMn2O4)当正极;而传统方式则是使用钴锂氧化物(LiCoO2)。

  虽然商业上尚未普及,但有其他不同的锂聚电池也在正极使用聚合物。例如:Moltech 正在发展的,以导电塑胶及碳-硫化合物制成的正极。不过到2005年为止,这种技术似乎有自放的问题同时生产成本也过高。

  其他的方法包含使用含硫有机化合物和导电聚合物作为正极,例如聚苯胺。这种方式能做出很好高放电能力,包含低内阻和高放电容量,但存在循环次数不足及成本过高问题。

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