聚合物電池的結構、特點、性能及工作安全性

聚合物電池的結構、特點、性能及工作安全性

聚合物電池的結構

　圖示出一種積層型鋰聚合物電池的結構。這是將正極（LiCoO2）/凝膠型聚合物電解質(zhì)/碳和石墨系電池組分鋸齒型彎曲或疊加成平板、用鋁積層包封的電池結構。
　　人們正在研究用Ni系或Mn系材料作為正極活性物的聚合物電池，但還達不到實用化水平。負極活性物是具有平坦放電電壓曲線的石墨系和具有平穩(wěn)放電斜率的硬碳系材料?，F(xiàn)在問世的鋰聚合物電池只有兩種規(guī)格：厚度為1.5mm、容量為175mAh和攜帶電話用的厚度為3.6mm、容量為500mAh的電池。

　1973年，P?V.Right發(fā)現(xiàn)了離子在高分子材料中傳導的現(xiàn)象。1978年，M.B.Armand等人提出在電池和電子器件中可以應用固體電解質(zhì)，此后，聚合物電池的開發(fā)和研究日漸活躍起來。
　　聚合物電解質(zhì)大體上分為3類，即干聚合物、在干聚合物中添加有機溶劑的凝膠體聚合物和在以PVDF為代表的多孔矩陣材料中添加有機溶劑的多孔型聚合物電解質(zhì)。表1示出這3種聚合物電解質(zhì)的性能。最初的干聚合物的離子傳導性為10－7s/cm，經(jīng)過改良后，室溫下的傳導性達到10－4s/cm。但是，這還難以適用于常溫工作的電子器件。在干聚合物中添加可塑劑的凝膠型聚合物電解質(zhì)，傳導性提高到10－3s/cm，向實用化邁進了一大步。
　　有些廠家使用的聚合物電解質(zhì)是含有可塑劑的聚乙烯氧化物和聚丙烯氧化物隨機重合制成的凝膠聚合物電解質(zhì)。

鋰聚合物電池的性能
　　圖4示出采用恒流恒壓充電的0.2CmA和0.5CmA充電量的充電特性。為了保持電池的基本性能，將充電電壓的上限設定為4.1V。圖5示出從0.2CmA到1CmA放電速率的放電特性。圖6示出從60℃－10℃的放電特性，對比25℃下的情況，－10℃下的容量達到85％。為了保持電池的基本性能，放電電壓的下限設定為2?7V。圖7示出電池的循環(huán)試驗性能。在20℃和60℃下放置28天的電池照片1日本YUASA公司生產(chǎn)的鋰聚合物電池性能評價結果示于圖8。在20℃下，電池容量保持率約為95％，與鋰離子電池的性能大體相同。

圖4鋰聚合物電池的充電特性