电池科普技术市场

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聚合物锂电池

根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池(lithiumionbattery,简称为LIB)和聚合物锂离子电池(polymerlithiumionbattery,简称为LIp)两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同,锂离子电池使用的是液体电解质,而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。聚合物锂离子电池可分为三类：

（1）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，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。

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

（3）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，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提高。基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。

聚合物锂离子的发展趋势展望

聚合物锂离子电池在全球技术成熟并商业化已经2年多时间了，虽然销量在快速增长，但其市场份额尚低于10%，与液态锂电90%的市场份额无法相比，大大低于人们的预期。由于各种原因，目前市场上聚合物的价格普遍要高于液态锂电，但是，由于移动电器的竞争模式正在悄悄地发生变化，特别是聚合物电池给移动电器带来的设计价值创新（如4mm厚度以下的优越性能、大型规格电池），聚合物电池正被越来越多的手机、移动DVD等设计人员所认识，因而聚合物厂商还是信心十足，坚信聚合物的时代一定会到来。可以从手机的发展看聚合物锂离子电池的发展趋势。目前手机有以下几个发展趋势：

(1)手机本身向小型化、超薄化方向发展，以方便消费者的携带；

(2)手机设计的个性化，表现在设计理念已经不再是原来方方正正的形状，不规则形状、曲线、弧面设计造型成为手机设计美学化的主流；

(3)使用彩屏、手机功能的不断增加。为了使手机小型化，电池减小、减薄是一个最有效的途径。4mm以下厚度电池有成为薄型手机配置的主流趋势，从性价比来讲，这是聚合物的特长。不规则形状、曲线、弧面设计造型的手机给电池留下的有效空间变成了不规则形状。液态的长方型不能有效利用空间，容量较低，而叠片式聚合物可以将这种不规则空间最有效地利用起来，使容量放大。最近推出的圆弧型电池、梯形电池、背包电池能使手机比使用相应规格的液态电池容量增加50%以上。手机功能越来越多，导致耗电越来越多。要求电池容量相应地增加。在不增加电池厚度的情况下，聚合电池是有明显优势的。与此相似，笔记本电脑、蓝牙耳机、小灵通手机、移动DVD等电器都在向移动、便携化方向发展，都配上了液晶显示，而且功能在不断增多，液晶屏幕在不断增大。这些都给聚合物锂离子电池提供了无限的商机。

磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是用来做锂离子二次电池的，现在主要方向是动力电池，相对NI-H,Ni-Cd电池有很大优势。

磷酸铁锂动力电池八点优势:

一、超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，目前报道的国产磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1—1.5年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，将达到７－８年。综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的4倍以上。

二、使用安全，磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸对消费者的生命安全构成威胁，而磷酸铁锂以经过严格的安全测试即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸。

三、可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能。

四、耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350℃—500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。

五、大容量。六、无记忆效应。

七、体积小、重量轻。

八、绿色环保。

高效再生锂电池

在20世纪90年代，再生电池的工作电极材料一般采用高比表面积的多孔氧化钴。为了提高能量密度，科学工作者开始用纳米结构代替多孔材料。90年代末期，复合纳米结构做为锂电池的工作电极在实验室研究成功。通过使用二硫化钛合金的复合纳米材料做为锂电池的工作电极，工作电极储存和释放锂离子的效率大大提高，而且导电性也优于普通电极材料，从而克服了普通锂离子材料的导电率低的缺点。1998年，美国又研制了一种新型的多层纳米超薄膜结构用于锂离子电池的电极，能量密度达到1232毫安沸∈/克，使这种新型的锂离子电池的能量密度大大高于现在使用的锂离子电池的能量密度。因此采用纳米复合材料生产锂离子电池的电极材料已经成为锂离子电池发展的趋势。

锌-空气电池

锌-空气电池（zinc-airbattery）以空气中的氧气作正极活性物质，金属锌作负极活性物质的电池。使用多孔活性碳电极作正极，铂或其它材料作催化剂，锌粉制成膏状后，压制成片状或采用涂膏的方法制成极板作负极（图1）。

锌-空气电池的开路电压为1.4～1.5V，有扣式、圆柱形和方形等多种形状。锌-空气电池既可制成一次电池，也可制成二次电池。二次电池一般采用更换锌负极和电解液的方法进行机械式充电。

锌-空气电池比能量大，放电电压平稳，正极活性物质空气来源无限，电池价廉，但不能在密闭或缺氧的条件下使用。湿电池贮存性能较差，一般只适用于连续使用的器具。

碱性锌-空气电池表达式为：(－)Zn∣NaOH(KOH)∣O2(C)(＋)

电池反应为：Zn＋NaOH＋O2→Na2ZnO2＋H2O

锌-空气电池应用较广，扣式锌空气电池已完全替代锌-氧化汞电池用于助听器等仪器，方形和圆柱形锌空气电池已广泛用于各种信号灯。