锂离子和聚合物电池

键离子和聚合物电池几年私便携式电下设备义其是膝上型计算化峰窝电话和便携式摄录机的需求已得到引人注目的飞速增长，而这刺激了可充电电池市巧的稳定技展，许使用送些电池的电子设备也巳逐渐地变得更小，把巧和更巧。

可充屯电池的发展控巧在很大程度上受睡上型和笔记本计算机发展的影响。尽管计算机变得更小了，但它们巧能获得更大的功率，1998年的计算机兵消耗的巧率巧是1994年相麻款式的3倍，随着膝上型计算机巧哇出木计制瓶用越来越大的LD，对大功率的要求巧册续户去。为了适应芭趋巧，电池研究人员正在可充电电池中寻找可获得特大功率的途径。

下适换越来越小的便携式电话的需求，薄型电池。巧到巧爱。1998年，设备制造商推出了体积仅80立方的便携式电话，约为1989年类似款式的五分之。

使巧式化巧的可亮电电池大多为棱柱形、炬形电池。

为/响巧对薄型电池的需求，电池制造商正在推出使巧徐胶聚合物耐个是电解质溶液的彦离子电池，巧用巧化膜封装、不用金属帝，这巧材料促进了薄型、轻量化池的没计和制造。

、彦离子电池1998年，电池制造商化产了2.75亿只狸离子电化问时。氧NiH电巧的产量也在继续攀升，同年，巧产量约呃钮离子电池的三倍，但是，NiH电池由于价格个断下迭，所W巧产值已下降。目前NiH电池的成本约巧彦离子化池的四分之。彦离子电池由于剧巧和和做应过，巧价格也下滑。

探架提商销离子电池性能的方法仍是制造商的努力枯，中位括计发新材巧，义巧是有助于提篼电池性能的的极和阴极活化材抖。但是，叱巧人±也指出，开发不太扣贺的材巧和司。找巧台效的生产技术，义降低成本，也是扣11重要的。

电子情报所蔡继勇膝上型和笔记本计算机、便携式电话和便携式摄录机的制造商和用户均认为可充电电池有4个关键的特性，即大的能量密度，尽可能多的充电、放电次数、能在高、低环境下工作和良好的负荷特性。

对于藤上型和笔记本计算机用户来说，良好的高特性是特别重要的，因为计算机工作时温度要升高，尤其是PU周围，因此，电池必须在高法60X：时持久工作。

对于便携式电话用的电池来说，它必须具有良好的低温特性，因为人们可能在户外寒冷的气候中便用电话所判电池必须能在化运20如才能工作。

无线便携式电子产品在3V左右工作，便携式摄录机工作在5￥或更高些，膝上型计算机需要在10或10VL义上工作。所b人用平均放电电压为3.6V的彦离子电池作为便携式电子设备的能源是有益的。但是，彦离子电池性能仍有待提高。

近几年来，彦离子电池的能量密度已得到了极大提赢最新款式的电池其体积能量密度已达3501巧时/升。这些电池使用00：作为阴极活化材料，用石虽或非石墨化碳硬破作为阳极活化材巧。电池的能量密度也与电池的形状和尺寸有关，并岛，电解质性能对电池的负荷特性和电池的篼低温工作能力有极大影响。

阴极材料除了Lio02外，制造商已试用Lioa和Lin20，作阴极活化打料，利巧弦阴极活化材料与诸如石墨或硬破阳极活化材巧相组色可制作能提供3.6~3.8电压的可充电电池。制造商现已能控制4.1.3V范围内的阴极材抖的满充电压。在平均放电电位和比容量之间的关系方面，LiNi02具有最大的比容量，约200Ah/而Li0，具最大的平均放电电位。

制造商对由这些阴极活化材巧和石墨阳极构成的1865胃的圆柱形电池的容量进行了比挽结果表明，利用机2的电池其容量为1601，平均电压为3.7V利用LiNi02的电池，平均电压为3.6容量较相应的山抗2电池高20而山，电池的平均电压为47世巧产品与技术/幼。43.8容量较相应的仿2电池低10.

虽然使用山的彦离子电池可1；充放电许多次，但工程师仍在提高其对过充的安全性。现在市售的彦离子电池利用过充时能官动的安全装置和断路孔来控制热击穿。

山饼2彦离子电池是市场上最流行的彦离子电化但o价格昂贵，所L义工程师将要开发使用不太昂贵的镇或猛的阴极活畦材巧的实用的彦离子电池。

研究人员已发现，利用奶2作阴极活性材巧的电池具有大的容量，但它经受不了多次充、放电，降低充电电压可延长电池的环寿命，但是将损失20的放电容量。研究人员用不同的金属，如钻，取代部分镇，也能延长电池寿命，但这技术也限制了放电容量，使之降低约使用0：还有其他问强例如，使用4怕2的电池的初始充放电效率仅85左右，低于使用仁2和Lin204的电池当充电电压往4.2V化LiNi02的电化学稳定性也是个问题相比之下，Lin204在充电时具有电化学稳定吐，且在过充条件下，也较其他材科安全，因为与使用2和已奶2的也池的阴％的彦含量相比，44电池放电时，其阴极的彦含《化。比外，由于猛的价格便宜，Lin2O，生产成本也较其他材料低。但患猛材巧在60X：左右有溶解的倾巧，溶解后往往会产生酸化物，然而，工程师通过在阴极材料中混合少量2义克服运问题，因为它可权中和电解质溶液中的酸组分。

阳极材料阳极活化材巧般由石墨、非石墨化碳硬碳、石墨化碳软碳组成。

石墨材巧具有较大的电极装填密度和较高的初始充放电效率，所化它可从提供高能量密度比，石墨材料可心义是天然石墨也可杖是人造石墨。天然石墨可经受无数次充、放电且初始充放电效率在95./拟上。人造石墨劫晶度较天然石墨稍低，可逆容量也稍低，所先芭特性必须改进。充、放电循环中，石墨体积会发生显著变化，这将改变电极板形状和降低电池的寿命。但研巧人员正在致力于这问题的研究。

硬碳在充放电循环中，偈体积仅有较小的变化，较石墨优巧，使用山作阴极材料和用硬碳作阳极材巧的圆柱形电池具有良好的巧、放电周期性能。能经受2次充、放电据环，且具有优拜的浮动充电和点滴式充电特性。硬碳有许多被晶体结构包围的无序定向的精细小孔，这有助于化池容量的再生。但是，硬碳屯池的初始巧、放电效率较右墨电池化为广弥补这缺陷。研究人员通赶控制层送的辛1墨层和提高容量提高兵充。放电效率。

近几年来，制造商也考虑冉种阳极材料，销令属阳极可提供大的电容量，能用7制作大能赝巧度的电池，但是，充、放电循巧中，在阳极表面形成彦校晶，驳响安全性和降低电池寿命。现证明化晶锡合旬化物11可巧作阳极材料，它具有的体积容量，并能经巧无数次的充、放电循环，但仍蒂进步提商综合性能。

研究人员在改进电极村料的同时，还化开发化解质溶液，义延长电池的充、放化循巧期，改进负荷特性，使电池在极端温度下能良好地工作。对于电解质巧液来说，最重要的是离子译电串。当电解质溶液分解时，巧溶液必须能控制在阳极去虹膜的形胞对于获巧良好的巧、放电特性来说定量的化化学稳巧的膜坦必领的，但是太厚的膜也有碍电池的性能。通常，阳极衣面的膜随着充、放电循环次数而增，而电解质溶液的组分也影响膜的形成。

二、凝胶聚合物彦电池随着便携式电子设备变得越来越小，越来越薄，巧功能不断加，应用领域益扩展，加之兼有低巧电路的电子设备需要大电流，对可充电电池提化许多巧的要求。而目前正在出现种能满化这些要求的新巧术，即摄胶聚合物彦电池。巧统的狸离下电他使用非水电解质溶液，巧需要用金属壳巧止泄漏，而凝胶聚合物销电池使用凝胶作电解质，并庄实际是不漏泄的，不巧金属壳密封，采用迭层的银膜作电池封装。本索尼公司现销售种凝胶聚合物彦电池，通过精确调整凝胶电解质厚度可制得良好特性的电池，其168重的电池体积为3.8パ5x62，额定容量为路电压4.2500次充、放电寿命，工作中10~60：，按重量计，其能量密度较标准的彦离子电池高].

化前，人们认为凝胶聚合物电池不如彦离子电化但是，随着新技术的开发，这看法成过去，今天，凝胶聚合物狸电池具有许多可与彦离子电池相竟争的特性，在某些方面，如安全性，凝胶聚合物彦电池较其他可充电电池还具有。定的优努。随着凝胶聚合物彦电池的不断改进，它们的应用领域将益广泛，尤其是滞要薄型电池的领张不同于传统的聚合物电巧过去，人们称聚合物电池是指使用离子导电聚合物的电池其离子岸电率较差，不能在需要瞬时大电流和大1力率的电子设备中：作，因此，不适合笔记本计算机和蜂窝电话使用。今天，人们巧说的聚合物彦离子电池是采用凝胶聚合物，这种电池具有凝胶化的电解质溶液，具有较好的离十导电特性，能承受高的负荷，并能减少电解质漏泄的可能性，而防止漏泄对电地制造商来说是个棘手的技术问题。由于凝胶不像液体电解质那样容易漏泄，所1义封装也得偌虻チ耍圃焐桃切枨纱Φ乃芰夏そ行封装就行，送种结构不仅仅重量极轻，而且较金壳封巧许多。

凝胶聚合物彦离子电池使用心〔2作为阴极活化材料，用巧墨作为阳极活化材料，同时，阴极集电极用招，阳化集电极用铜1两电极之间是凝胶电解质层，在日立万能公司的电池中，用无编织的巧织将凝胶固定就位，外部封装采《铅厦压膜，铅居下面有粘结剂层，在低压作用渔过化热格合迈到密封封砚之目的。

目前，制作凝胶聚合物有两种方法，种是将单体吁盆有单体的电解质洛混合，巧后将单体聚合，使电解巧溶液密封在聚合物的桥式结构中另种方法是将热。

塑性聚合物如聚偏僦或聚丙巧睛与电解质溶液混合，然后化热该混合物的聚合物的巧化温度反上。接着巧将其冷却，产生具有互相贯通的网状结构，它具有较桥式结构高的檐融温度。因此，桥式结构的凝胶较互相贯通的网式结怕更好巧式巧构的凝胶撅合物可宙立种方法制作，即电子柬，紫外钱或加热方法使电解质溶液聚合。利巧电子束或紫外线靖射台利于快速硬化这两种方法特别适合于大氧牛产。化热法则硬化较慢，巧化具有定优点。据报道。日本化33工化技术中心利用巧氧树脂作单化将它巧电解质巧液混合，巧加热它们使之在密封前就凝胶，该方法保化/凝胶在干燥气氛中的最少曝露。

由十睫胶状态―下离卡的导电率较液体状态下小，所政人们认为凝胶聚合物彦电池的11作巧能不如彦离子电池。巧而研究衷明，减少单体剂量可巧得具有化导电率的凝胶。化巧，化颂保证单体的剂量不会降低到凝胶的临巧值权[，而该崎界值随所用单体的种类而不同。

此外，即使彦离子电池使用具有优拜离7导电率的液化化解质，但为巧[：短路，这类电池也化须使用个隔离腺它般是3011厚的撰孔比为4~5的微孔塑巧膀因此降低了离子导电率。所队，从离子导电率方面来说，彦离子电池未必定比凝胶聚合物彦电池更化兰、应用立方胜公司相信凝胶聚合物电池最超用于巧计算机和个人数字助理，产品最大的优点是薄型结构，班此，该公奇已设计了特剔适用于笔记本计算机的凝胶聚合物彦电池，其主要性能。

尺寸任重量沾巧定对高1，塍捏腠电1铅节平：没游牌成，啤巧―.―_：钧督臃ㄐ泻巧胃，节逸愚始愚囊输出劝杂化葬％9陪掌8巧该电池的阻抗值可与彦离子电池相比负荷特性也与彦子电池相似，该公司通过降低单体剂呈，队使离子导电率与电解质溶液的离子导电率接近。该公司为便携式电话开发的480Ah凝胶聚合物彦电她具有与涅离子电池同等的负荷恃性和低湿特性。该公司的的凝胶聚合物具有立向桥式结枕因化较传统的彦离子电池更安色能更有效地经受过充和高温，在过充试验中，研究人员对该凝胶聚合物电池不断地进斤过充，电池电皮曲线的平粉思约达到4.5在这种情况下，酉离子电池将发生热击穿，但凝胶聚合物彦电池却没有发生。此外，该凝胶聚合物彦电池在经受额定容量300过充时，发生放电，并且电池仍继正常运转。

同时，该凝胶聚合物彦电池能经受200至更篼的温度。

凝胶巧合物辑电池具有与彦离子电池相似的能量密度、负荷特性巧低温特性，巧队对这两种电池的使用可能会有交叉。彦离子电池已建立起来的声望优于凝胶聚合物电池，包括负荷特性等许多特性，因比，凝胶聚合物的电池在负荷和温度特性方面所爱挥的作巧，与彦离子电地相比较，说服力巧相当小。但最终，这两种电池将出现特性竟争，旦发生送局面，用户就将权衡这两种电池的相对优巧，并且每电池将主宰某个瓶颈市场。

无疑，便携式电话、笔记本计算机、笔计算机、网络音频播放机只有信用卡那样的大小，便携式等都将是凝胶聚合物彦电池的潜在市场。