聚合物的锂离子电池

聚合物锂离子电池，简称锂聚合物电池（Li-polymer Battery），又被称为高分子锂离子电池。

一、发展历史

锂聚合物电池的发现源自对锂离子和锂金属电池在1980年代的深入研究。

1991年，日本索尼公司与电池部合作开发了一种以聚糖醇热解碳（PFA）为负极的离子电池，这标志着锂聚合物电池的商业化开始。

1993年，美国贝尔电讯公司首次报道了采用PVDF工艺制造的聚合物离子电池（PLIB）。

中国的制造商也在20世纪90年代开始生产聚合物离子电池。

二、工作原理

锂聚合物电池的工作原理基于锂离子在正极和负极之间的移动，允许电池储存能量并在需要时释放。在充电过程中，锂离子从正极脱出，通过电解质嵌入负极；放电时，锂离子从负极脱出，穿过电解质回到正极 。这种循环被称为摇椅式机制。

三、结构与组成

锂聚合物电池通常包括正极、负极、电解质以及隔膜等组成部分。其中，正极材料可能是导电高分子聚合物或一般锂离子电池所使用的无机化合物，如LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4；负极常应用锂金属或锂碳层间化合物；电解质是采用固态或者胶态高分子电解质；隔膜则用于隔离正负极，防止电池内部短路。

四、分类

根据电解质的不同，锂聚合物电池可分为以下三类：

固体聚合物电解质锂离子电池：电解质为聚合物与盐的混合物，在常温下的离子电导率低，适于高温使用。

凝胶聚合物电解质锂离子电池：在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，提高离子电导率，使电池可在常温下使用。

聚合物正极材料的锂离子电池：采用导电聚合物作为正极材料，其比容量相对增加。

五、特点与优势

高能量密度：锂聚合物电池能够存储更多的能量，提供更高的容量。

轻薄设计：由于采用了固体或胶态电解质，锂聚合物电池可以实现更轻薄的设计。

低自放电率：在存储期间，锂聚合物电池的自放电率较低，能够保持较长时间的电量。

形状灵活：锂聚合物电池可以制成各种形状和尺寸，以满足不同设备的需求。

安全性能提升：相较于液态锂离子电池，锂聚合物电池在安全性方面有所提升，但仍需注意防止过充、短路等问题。

六、应用领域

锂聚合物电池广泛应用于便携式设备，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、移动电源以及医疗设备等领域。此外，它们还逐渐应用于电动车、无人机等需要高能量密度和轻薄设计的领域。

七、注意事项

在使用锂聚合物电池时，应确保电池与设备兼容，并按照设备说明进行正确充电和放电。

避免过充、过放以及短路等情况的发生，以确保电池的安全使用。

如发现电池鼓胀、漏液等异常情况，应立即停止使用并寻求专业处理。

锂聚合物电池具有诸多优点和广泛的应用领域。随着技术的不断进步和成本的降低，它们将在未来继续发挥重要作用。