Clasificación y uso seguro de baterías de polímero de litio

Una batería de polímero de litio es una batería de polímero de iones de litio. Las baterías de iones de litio se clasifican en una batería de iones de litio líquido (batería de iones de litio licuada, abreviada como LIB) y una batería de iones de litio de polímero (batería de iones de litio de polímero, abreviada como PLB), según el material electrolítico utilizado en el litio batería de iones. Los materiales positivos y negativos utilizados en la batería de polímero de iones de litio son los mismos que los iones de litio líquido. El material del electrodo positivo se divide en cobaltato de litio, manganato de litio, material ternario y material de fosfato de hierro y litio, y el electrodo negativo es grafito. El principio de funcionamiento de la batería también es básicamente consistente. La principal diferencia es que el electrolito es diferente. La batería de iones de litio líquido utiliza un electrolito líquido y la batería de iones de litio de polímero se reemplaza por un electrolito de polímero sólido. El polímero puede ser "seco" o "coloidal", la mayor parte del uso actual de electrolitos coloidales de polímero.

A. clasificación

Sólido

El electrolito de batería de iones de litio de electrolito de polímero sólido es una mezcla de un polímero y una sal, y la batería tiene una conductividad iónica baja a temperatura normal y se puede usar a temperatura normal.

Gel

La batería de iones de litio de electrolito de polímero en gel agrega un aditivo como un plastificante al electrolito de polímero sólido para aumentar la conductividad iónica y permitir que la batería se use a temperatura normal.

Polímero

La batería de iones de litio del material polimérico de electrodo positivo utiliza un polímero conductor como material de electrodo positivo, y su capacidad específica aumenta relativamente. Dado que se usa el electrolito sólido en lugar del electrolito líquido, la batería de polímero de iones de litio tiene las ventajas de ser más delgada, de forma arbitraria y de forma arbitraria en comparación con la batería de iones de litio líquido, de modo que la carcasa de la batería se puede fabricar con plástico de aluminio. película compuesta, por lo que puede mejorar la capacidad específica de toda la batería; la batería de polímero de iones de litio también puede usar el polímero como material de electrodo positivo, y su energía específica de masa será más de un 20% mayor que la actual batería de iones de litio líquido. La batería de polímero de iones de litio (batería de polímero de iones de litio) se caracteriza por ser compacta, delgada y liviana. Por tanto, la cuota de mercado de las baterías de polímero aumentará gradualmente.

B. características

Las baterías de polímero de iones de litio tienen las siguientes características:

1 flexibilidad de modelado;

2 energía específica de masa más alta (3 veces la batería MH-Ni);

3 ancho de ventana de estabilidad electroquímica, hasta 5 V;

4 seguridad y fiabilidad perfectas;

5 ciclo de vida más largo, menor pérdida de capacidad;

6 la utilización del volumen es alta;

7 una amplia gama de aplicaciones.

C. consideraciones

Preste atención a las condiciones de cortocircuito

Las baterías de polímero de iones de litio son propensas a sufrir cortocircuitos durante la carga. Incluyen: cortocircuito interno y cortocircuito externo, etc.

Aunque la mayoría de las baterías de iones de litio tienen ahora circuitos de protección contra cortocircuitos y líneas a prueba de explosiones, en muchos casos, este circuito de protección no funciona necesariamente en diversas condiciones, y la línea a prueba de explosiones puede desempeñar un papel limitado. .

No sobrecargue la segunda carga

baterías de polímero de iones de litio, si el tiempo de carga es demasiado largo, aumentará la posibilidad de expansión.

Las propiedades químicas del litio son muy activas y fáciles de quemar. Cuando la batería está cargada y descargada, el interior de la batería continúa calentándose. El gas generado durante el proceso de activación se expande, la presión interna de la batería aumenta y la presión alcanza un cierto nivel. Si la carcasa exterior está rayada, se romperá. Puede provocar fugas, incendios o incluso explosiones. Las baterías de polímero de iones de litio solo se expanden.

Cuando lo use, asegúrese de prestar atención a la seguridad.

D. principios

Las baterías de iones de litio tienen actualmente dos tipos de baterías de iones de litio líquidos (LIB) y baterías de polímero de iones de litio (PLB). Entre ellos, la batería de iones de litio líquido se refiere a una batería secundaria en la que el compuesto de intercalación Li + es un electrodo positivo o un electrodo negativo. El electrodo positivo está hecho de compuesto de litio LiCoO2, LiNiO2 o LiMn2O4, y el electrodo negativo está hecho de compuesto intercalario de litio-carbono LixC6. El sistema de batería típico es:

(-) C | LiPF6 — EC + DEC | Li Co O2 (+)

Rd

Reacción positiva del electrodo (reacción de oxidación): LiCoO2 = Li1-xCoO2 + xLi ++ xe ------------ (2.1)

Reacción negativa (reacción de reducción): 6C + xLi ++ xe- = LixC6 ----------- (2.2)

Reacción total de la batería: LiCoO2 + 6C = Li1-xCoO2 + LixC6 ----------- (2.3)

El principio de la batería de polímero de iones de litio es el mismo que el del litio líquido. La principal diferencia es que el electrolito es diferente al litio líquido. La estructura principal de la batería incluye tres elementos: electrodo positivo, electrodo negativo y electrolito. La llamada batería de polímero de iones de litio significa que al menos una o más de las tres estructuras principales utilizan un material polimérico como sistema de batería principal. En el sistema de batería de polímero de iones de litio desarrollado actualmente, los materiales poliméricos se utilizan principalmente para el electrodo positivo y el electrolito. El material del electrodo positivo incluye un polímero conductor de alto peso molecular o un compuesto inorgánico usado en una batería de iones de litio general, y el electrolito puede usar un electrolito de polímero sólido o coloidal o un electrolito orgánico. Generalmente, una técnica de iones de litio utiliza un líquido o un electrolito coloidal, por lo que se requiere que el paquete secundario resistente contenga ingredientes activos inflamables, lo que agrega peso y limita la flexibilidad de tamaño.

Una nueva generación de baterías de polímero de iones de litio puede adelgazarse en forma (la batería ATL puede ser tan delgada como 0,5 mm, en comparación con el grosor de una tarjeta), de forma arbitraria y de forma arbitraria, lo que mejora enormemente el diseño de la batería La flexibilidad para adaptarse al producto Los requisitos de una batería de cualquier forma y capacidad proporcionan a los desarrolladores de dispositivos cierta flexibilidad de diseño y adaptabilidad en sus soluciones de energía para maximizar el rendimiento de sus productos. Al mismo tiempo, la energía unitaria de la batería de iones de litio de polímero es un 20% más alta que la batería de iones de litio general actual, y su capacidad y rendimiento medioambiental son mejores que los de la batería de iones de litio.

E. la perspectiva

En la actualidad, los teléfonos móviles tienen las siguientes tendencias de desarrollo:

(1) El teléfono móvil en sí se está desarrollando en la dirección de la miniaturización y el adelgazamiento para facilitar el transporte de los consumidores;

(2) La personalización del diseño del teléfono móvil, el concepto de rendimiento ya no es la forma cuadrada original, el diseño de superficie curva de forma irregular se ha convertido en la corriente principal de la estética del diseño de teléfonos móviles;

(3) El uso de pantallas a color y funciones de teléfonos móviles sigue aumentando. Para miniaturizar el teléfono móvil, la reducción y el adelgazamiento de la batería son las formas más efectivas. El grosor de la batería por debajo de 4 mm se ha convertido en la tendencia principal de la configuración de teléfonos móviles delgados. En términos de rentabilidad, esta es la especialidad del polímero. El espacio efectivo que deja el teléfono móvil con forma irregular, curva y diseño de superficie curva se convierte en una forma irregular. La forma rectangular líquida no hace un uso eficiente del espacio y tiene una capacidad baja, y el polímero laminado puede hacer el uso más eficiente de dicho espacio irregular para ampliar la capacidad. Recientemente, la batería en forma de arco, la batería trapezoidal y la batería de mochila introducidas por TCL Jinneng Company pueden aumentar la capacidad del teléfono móvil en más de un 20% en comparación con la batería líquida con las especificaciones correspondientes. Cada vez funcionan más teléfonos móviles, lo que se traduce en un consumo de energía cada vez mayor. Se requiere que la capacidad de la batería aumente en consecuencia. Las baterías de polímero tienen ventajas significativas sin aumentar el grosor de la batería. Del mismo modo, las computadoras portátiles, los auriculares Bluetooth, los teléfonos PHS, los DVD móviles y otros dispositivos se mueven en la dirección de los dispositivos móviles y portátiles, todos equipados con pantalla de cristal líquido, y las funciones aumentan, y la pantalla LCD aumenta constantemente. Estos brindan algunas oportunidades para las baterías de polímero de iones de litio.

Las baterías de polímero de iones de litio se han madurado y comercializado en el mundo durante más de dos años. Aunque el volumen de ventas está creciendo rápidamente, su participación de mercado todavía es de alrededor del 10%, lo que es incomparable con el 90% de las expectativas de las personas de participación en el mercado de baterías de litio líquido. Por diversas razones, el precio de los polímeros en el mercado es generalmente más alto que el de las baterías de litio líquido. Sin embargo, debido a que el modo de competencia de los dispositivos móviles está cambiando silenciosamente, especialmente el valor de diseño de las baterías de polímero para dispositivos móviles (como 4 mm), las baterías de polímero están siendo reconocidas por más y más diseñadores, como teléfonos móviles y DVD móviles. Los fabricantes de polímeros aún confían en que llegará la era de los polímeros. [6]

F. ventajas y desventajas

Ventaja

1. El voltaje de operación de la celda única es tan alto como 3.6v ~ 3.8v, que es mucho más alto que el voltaje de 1.2V de las baterías Ni-MH y Ni-Cd.

2. La densidad de capacidad es grande y la densidad de capacidad es de 1,5 a 2,5 veces o más que la batería de níquel-hidrógeno o la batería de níquel-cadmio.

3. La autodescarga es pequeña y su pérdida de capacidad es pequeña después de haber estado colocada durante mucho tiempo.

4. Larga vida, el uso normal de su ciclo de vida puede llegar a más de 500 veces.

5. No hay efecto memoria. No es necesario vaciar la energía restante antes de cargar, lo cual es conveniente de usar.

6. Buen desempeño en materia de seguridad

La batería de polímero de litio está hecha de un embalaje flexible de aluminio y plástico, que es diferente de la carcasa metálica de la batería líquida. Una vez que ocurre el peligro de seguridad, la batería líquida es fácil de explotar y la batería de polímero solo se puede limpiar con aire como máximo.

7. Espesor pequeño, se puede hacer más delgado

Ultrafina, la batería se puede montar en una tarjeta de crédito. La batería de litio líquido ordinario adopta el método de personalizar la carcasa exterior y tapar los materiales positivos y negativos. El grosor es de 3,6 mm o menos. Hay un cuello de botella técnico. El núcleo de la batería de polímero no tiene este problema. El grosor puede ser inferior a 1 mm, lo que coincide con la demanda actual de teléfonos móviles. .

8. Peso ligero

Una batería que utiliza un electrolito de polímero no requiere una carcasa metálica como paquete exterior protector. El peso de la batería de polímero es un 40% más ligero que el de la batería de litio con carcasa de acero de la misma especificación de capacidad, y un 20% más ligero que la batería con carcasa de aluminio.

9. Gran capacidad

La batería de polímero tiene una capacidad de un 10-15% más alta que la de una batería de carcasa de acero del mismo tamaño, que es un 5-10% más alta que la de la batería de carcasa de aluminio. Es la primera opción para teléfonos móviles con pantalla a color y teléfonos móviles MMS. Hoy en día, la nueva pantalla a color y los teléfonos móviles MMS del mercado son principalmente baterías de polímero usadas.

10. Pequeña resistencia interna

La resistencia interna del núcleo de la batería de polímero es menor que la de la batería líquida general. En la actualidad, la resistencia interna del núcleo de la batería de polímero doméstico puede ser incluso inferior a 35 mΩ, lo que reduce en gran medida el autoconsumo de la batería y prolonga el tiempo de espera del nivel de integración del teléfono móvil con el internacional. Esta batería de polímero de litio que soporta grandes corrientes de descarga es una opción ideal para modelos de control remoto y es la alternativa más prometedora a las baterías de hidruro metálico de níquel.

11. La forma se puede personalizar

Los fabricantes no se limitan a formas estándar y pueden fabricarse económicamente con el tamaño correcto. Las baterías de polímero pueden aumentar o disminuir el grosor de las baterías según las necesidades de los clientes. Desarrolle nuevos modelos de batería, que sean baratos, el ciclo abierto sea corto y algunos incluso se pueden personalizar de acuerdo con la forma de los teléfonos móviles para aprovechar al máximo el espacio de la carcasa de la batería y mejorar la capacidad de la batería.

12. Buenas características de descarga

La batería de polímero utiliza un electrolito coloidal, que tiene una característica de descarga suave y una plataforma de descarga más alta que un electrolito líquido.

13. La placa de protección es de diseño simple.

Debido al uso de materiales poliméricos, el núcleo de la batería no se enciende ni explota, y el núcleo de la batería en sí tiene suficiente seguridad. Por lo tanto, el diseño del circuito de protección de la batería de polímero se puede omitir omitiendo el PTC y el fusible, ahorrando así el costo de la batería.

Desventaja

1. El costo de la batería es alto y el sistema de electrolitos es difícil de purificar.

2. Es necesario proteger el control de línea. La sobrecarga o la descarga excesiva destruirán la reversibilidad de las sustancias químicas internas de la batería, lo que afectará seriamente la vida útil de la batería.

G. estudio de desempeño

Se compararon las propiedades del homopolímero de fluoruro de polivinilideno (PVdF), fluoruro de vinilideno y copolímero binario de hexafluoropropileno (PVdF-HFP) como materiales de estructura de batería de polímero de iones de litio. Los resultados de la investigación muestran que el PVdF se puede utilizar como material de estructura de una batería de polímero de iones de litio para obtener un mejor rendimiento que el copolímero de PVdF-HFP mediante los medios técnicos adecuados.

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