聚合物锂电芯也称锂聚合物电芯,又称高分子锂电芯。它也是锂离子电芯的一种,但是与液锂电芯相比具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性等多种明显优势,是一种新型电芯。
一、锂聚合物电芯型号
型号 | 尺寸 | 标称容量 (mAh)
| 内阻(mΩ) | 标称电压(V) | ||
厚度 (±0.3mm) | 宽度 (±0.3mm) | 高度 (±0.5mm) | ||||
3578131 | 3.5 | 78 | 131 | 4000 | <40 | 3.7 |
3463110 | 3.4 | 63 | 110 | 2700 | <40 | 3.7 |
3845120 | 3.8 | 45 | 120 | 2200 | <40 | 3.7 |
366090 | 3.6 | 60 | 90 | 2000 | <40 | 3.7 |
3435165 | 3.4 | 35 | 165 | 1800 | <40 | 3.7 |
2453135 | 2.4 | 53 | 132 | 1400 | <40 | 3.7 |
385085 | 3.8 | 50 | 85 | 1300 | <60 | 3.7 |
344461 | 3.4 | 44 | 61 | 1200 | <60 | 3.7 |
255480 | 2.5 | 52 | 80 | 1150 | <50 | 3.7 |
393278 | 3.9 | 32 | 78 | 1100 | <65 | 3.7 |
305060 | 3 | 50 | 60 | 900 | <40 | 3.7 |
383450 | 3.8 | 34 | 50 | 600 | <70 | 3.7 |
383450 | 3.8 | 34 | 50 | 450 | <80 | 3.7 |
233759 | 2.4 | 37 | 59 | 380 | <80 | 3.7 |
392339 | 3.9 | 23 | 39 | 330 | <80 | 3.7 |
302441 | 2.8 | 24 | 40.5 | 250 | <100 | 3.7 |
251776 | 2.5 | 17 | 76 | 230 | <120 | 3.7 |
302145 | 3 | 21 | 45 | 210 | <150 | 3.7 |
222530 | 2.5 | 25 | 30 | 120 | <180 | 3.7 |
321239 | 3.1 | 12 | 39 | 100 | <200 | 3.7 |
二、聚合物锂电池的分类
1、按结构分
卷绕式:使用与液态锂离子电池生产一样的卷绕工艺,将正极、负极与电解质膜片卷绕起来,用包装铝箔包装。
叠片式:使用热压工艺,将分切成一定尺寸的正极、负极与电解质膜片热压在一起,用包装铝箔包装。
2、按电解质分类
凝胶聚合物电解质锂离子电池,它是在固体聚合物电解质中加入添加剂提高离子电导率,使电池可在常温下使用;
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;
复合凝胶聚合物正极材料的锂离子电池,导电聚合物作为正极材料,其比能量是现有锂离子电池的3倍,是最新一代的锂离子电池。
三、聚合物锂电池的优势
1、安全性高:由于采用聚合物材料,电芯不起火、不爆炸。
2、无漏液:聚合物电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。
3、厚度薄:以6V400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm。
4、重量轻:较同等容量规格的钢壳锂电池轻40%,较铝壳电池轻20%。
5、容量大: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%。
6、内阻小:聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小,可以做到35mΩ以下。
7、形状可定制:形状任意,按实际产品应用需求定制。
四、聚合物锂电池参数
1.电压
标称电压:3.7V
充电电压:4.1V~5V
放电电压:2.8~4.2V
储存电压:3.7~3.8V
2.容量
聚合物锂电池的容量取决于电池的厚度、宽度与长度。另外还与电池的材料及大小有关。
快速估算聚合物电池的容量,常采用的估算公式(仅用估算):
容量=厚度*宽度*长度*K(K单位为mah/mm^3)
3.内阻
内阻是指锂电池在工作时,电流流过锂电池内部所受到的阻力,主要由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成,与电池的尺寸、结构、装配等有关。
4.放电倍率
充电倍率=充电电流/额定容量
最大充电倍率是最安全的,但不是最好的充电倍率,较低的充电倍率可以更好的延长电池的使用寿命。
5.放电倍率
放电倍率=放电电流/额定容量
放电率就是保持电池可以安全放电的速度,是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值,在数据值上等于电池额定容量的倍数,通常用字母C来表示。
五、聚合物电池和锂电池对比
聚合物电池 | 锂电池 | |
原材料 | 正极、负极或电解质使用高分子材料 | 使用活性炭、石墨和有机电解质 |
形状 | 电解质是固态和胶态,形状可变化 | 液态电解质,需要外壳包装,不易改变形状 |
安全性 | 聚合物安全性较高,不易爆炸和燃烧 | 锂电池安全性低于聚合物电池 |
电压 | 采用高分子材料,可在电芯里做成多层组合达到高电压 | 锂电池电芯标称容量是3.6V,想要高电压,需要串联锂电池 |
容量 | 聚合物电池的容量并无有效提升 | 锂电池容量略高于聚合物 |
导电性 | 聚合物电池的固态电解质离子电导率低 | 锂电池导电性稳定,不受其他材料影响 |
制造工艺 | 聚合物电池越薄越好生产 | 锂电池越厚越好生产 |
价格 | 聚合物电池价格普遍高于锂电池 | 低于聚合物锂电池 |
六、聚合物锂电池保养
聚合物锂电池本身是有一定的寿命的,不是说不用就可以延长寿命。保养只是在使用过程中有对应的标准而已。
1、充电标准
聚合物锂电池的充电器必须能够恒流恒压充电;
充电时的单体电池必须在1C5A以下;
充电温度范围在0~45℃;
充电电压不超过4.23V。
2、放电标准
放电电流小于2C5A;
单体电池放电终止电压不小于2.75V
放电温度范围在-20℃~60℃;
3、存储标准
电池一般都是属于易燃易爆品,放置的地方应该是避免高温且可以通风的地方。
电池长期存储环境为:-20℃~35℃,相对湿度为45%~75%。
存储期近一年的要用标准充电方式给电池补电到10%~50%。
七、聚合物锂电池Pack
聚合物锂电芯组装成组的过程称为PACK,可以是单只电池,也可以是多个电芯通过串并联的方式组合成锂电池模组等。
聚合物锂电池PACK包括电池组、汇流排、软连接、保护板、外包装、输出(包括连接器)、青稞纸、塑胶支架等辅助材料这几项共同组成PACK。
聚合物锂电芯串联
聚合物锂电芯并联
七、聚合物锂电池膨胀
1. 聚合物锂电池膨胀的原因
封装不良:制作过程中空气水分进入电芯内部,引起电解液分解产生气体。
电芯含水超标:在工序过程中,一旦水含量超标,电解液会失效产生气体。
腐蚀:聚合物软包锂电池芯发生腐蚀,铝层被反应消耗,失去对水的阻隔作用,发生胀气。
表面破损:受到外力损坏,刺穿导致水分进入电芯内部。锂金属暴露在空气中时,会与氧气产生激烈的氧化反应。
磕碰:铝材质很容易变形,轻轻一磕就会,电芯越大,气袋越大,就越容易损坏。
短路:正负极接触导致短路,聚合物锂电芯发生鼓气甚至冒烟。
内部短路:聚合物锂电池隔离膜收缩、捲曲、破损、毛刺刺穿隔离膜等都会造成内部断路,从而鼓包。
过充、过放:聚合物软包电池被过充或过放,加上保护板异常,电池芯会发生严重鼓气。
2. 膨胀后的电池修复和使用
如果手机电池已经被充的鼓起来的话,用手指先找到电池的空隙,用针对将戳一个小洞,让里面的空气跑出来就行了。
可以重新购置新的聚合物锂电池包来替换。在充电过程中,应当避免过充,既可以保护电池不受伤害,还节能环保。
八、聚合物锂电池处理
合理利用废旧聚合物锂电池,避免对环境造成污染。
聚合物锂电池被认为是相对环保的储能方式,但报废的聚合物锂电池如果回收和处理不当也会对环境造成污染。
废旧聚合物锂电池主要有害物质
类别 | 常用材料 | 潜在环境污染 |
正极材料 | LiCoO2/LiMn2O4/LiNiO2 | 重金属污染,Co、Ni、Mn为强致癌物,有毒物质,改变环境pH |
电解质 | LiPF6LiBF4/LiAsF6 | 改变环境pH,氟污染 |
电极质溶剂 | EC/PC/DC | 难以降解,有毒性,燃烧产生温室气体 |
隔膜 | PP/PE | 难以降解 |
粘合剂 | PVD/VDF/EPD | 氟污染,难以降解 |
世界各国对废旧聚合物电池处理现状
1、德国、美国已立法,开始做到全部收集,分类处理。
2、日本实行“3R计划”,变“大量生产、大量消费、大量废弃”为“循环、降低、再利用”。
3、中国2003年发布《废电池污染防治技术政策》,要求电池生产者对废旧电池的处理负重要责任。
如何处理废旧聚合物锂电池
1、如果附近有废旧电池回收机构,请交给他们。
2、如果附近没有废旧电池回收机构,且电池数量比较多,可以自行联络当地环保局或者邮寄到其他城市的回收机构。
3、正确的对聚合物进行分类丢弃,丢到有毒有害垃圾箱里。
4、丢弃聚合物锂电池之前,可放在盐水中浸泡1~2天,确保聚合物锂电池完全放电。
九、购买锂聚合物电池的注意事项
1.品牌
选购聚合物锂电池时应认准知名品牌,电池的品质可以得到保障,市面上很多小品牌电池价格虽然便宜,但是寿命短、品质不稳定。
2.容量
看是否有明确标注容量。无明确标示容量(如1000mAh或者许1000毫安培时刻)的电池组组 ,很有可以就是使用劣质电池组组或者许回收电池组,没有质量保证。
3.保护板
无保护电路板,聚合物电池就有变形、漏液的危险。在市场竞争下,各家寻求更低价位的保护电路板,或者根本省略了这个装置,使得市面上充斥着有爆炸危险的聚合物电池。