聚合物鋰離子電池的工作原理

聚合物鋰離子電池的原理是什么?聚合物鋰電池同樣是一種可充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間的往返運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電。但與傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池不同，聚合物鋰電池采用的是固態(tài)或膠態(tài)聚合物電解質(zhì)，這使得它具有更輕薄、安全性更高、形狀靈活多樣等特性。在充電過(guò)程中，Li從正極脫嵌，通過(guò)聚合物電解質(zhì)遷移并嵌入到負(fù)極材料中;放電時(shí)則逆向進(jìn)行。由于采用特殊的電解質(zhì)，聚合物鋰電池成為便攜電子設(shè)備和新能源產(chǎn)品的理想選擇。

一、聚合物鋰電池是什么?

聚合物鋰電池是一種以固態(tài)或膠態(tài)聚合物電解質(zhì)作為導(dǎo)電介質(zhì)的鋰離子電池。與傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)鋰電池相比，它不僅保留了重量輕、容量大、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，還具有超薄、可定制外形以及更高安全性的優(yōu)勢(shì)。如今，智能手機(jī)、筆記本電腦、可穿戴設(shè)備以及無(wú)人機(jī)等都普遍采用聚合物鋰電池作為電源。

二、聚合物鋰電池的工作原理

在充電過(guò)程中，聚合物鋰電池的正極釋放鋰離子，鋰離子在外加電場(chǎng)作用下穿過(guò)聚合物電解質(zhì)并嵌入到負(fù)極(一般為碳材料或硅基材料)的層狀結(jié)構(gòu)中。嵌入的數(shù)量越多，充電容量越高。

在放電過(guò)程中，負(fù)極中的鋰離子脫嵌并回到正極，同時(shí)釋放電子通過(guò)外部電路輸出能量，供設(shè)備使用。由于電解質(zhì)為聚合物基質(zhì)，不僅減小了漏液風(fēng)險(xiǎn)，還能制成柔性或超薄結(jié)構(gòu)。

聚合物鋰電池的充電電流一般控制在0.2C~1C之間，過(guò)高電流會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，充電效率降低，甚至損傷電池壽命。

三、聚合物鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)

聚合物鋰電池優(yōu)點(diǎn)

輕薄化設(shè)計(jì)：聚合物電解質(zhì)可壓制成不同形狀和尺寸，適合超薄、可折疊設(shè)備。

高能量密度：相較鎳氫電池，容量更高，重量更輕。

安全性提升：無(wú)液態(tài)電解質(zhì)，漏液與爆炸風(fēng)險(xiǎn)更低。

低自放電率：長(zhǎng)時(shí)間不用也能保持較高電量。

無(wú)記憶效應(yīng)：可隨時(shí)充放電，不影響壽命。

聚合物鋰電池缺點(diǎn)

成本較高：聚合物鋰電池制造工藝復(fù)雜，價(jià)格高于傳統(tǒng)鋰電池。

壽命受限：過(guò)充、過(guò)放都會(huì)加速容量衰減。

能量密度提升空間有限：盡管比鎳氫好，但在高倍率放電和長(zhǎng)壽命方面仍有挑戰(zhàn)。

四、聚合物鋰電池的使用與注意事項(xiàng)

聚合物鋰電池一般終止充電電壓為4.2V，使用的充電器最好是官方的，我們?cè)诮o電池充電的時(shí)候盡量避免過(guò)充或欠充。

充電時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)保持在規(guī)定范圍內(nèi)，避免過(guò)熱或過(guò)冷。

不可使用鎳鎘或鎳氫電池的充電器給聚合物鋰電池充電。

電池應(yīng)避免強(qiáng)烈撞擊、擠壓或刺穿，否則可能造成熱失控。

長(zhǎng)期不用時(shí)，建議將電池保持在40%~60%電量并存放于陰涼干燥處。