一般都知道移動電源電芯一般有兩種：一種18650鋰離子電池，另一種是鋰離子聚合物電池。優質移動電源都是使用鋰離子聚合物電池做為電芯。但是一般用戶對鋰離子聚合物的具體了解就微乎其微了。本文從結構和性能，優點，分類和發展方向詳細解說鋰離子聚合物電池，一般主要構造包括正極、負極與電解質三項要素。所謂聚合物電池既是在這三項中至少有一項或一項以上使用高分子材料作為其主要基材的電池系統，鋰離子聚合物電池采用軟包裝(鋁箔)包裝。

鋰離子聚合物電池的結構及性能

鋰聚合物電池主要由正極、負極與隔離紙等構成。目前所開發的鋰聚合物電池中,高分子材料主要被應用于正極及電解質。正極的材料包括有導電性高分子、有機硫磺系化合物 ,或一般鋰離子二次電池所采用的無機化合物。電解質則可以使用固態或膠態高分子電解質 ,或是有機電解液 負極則通常采用鏗金屬或鏗碳層間化合物。鋰聚合物電池跟現在市面上的鋰離子電池來比較的話 ,鋰聚合物電池在形狀、充放電、信賴性與環境問題等方面都還有相當大的發展空間。在形狀方面 ,鏗聚合物電池具有可薄形化、可任意面積化與可任意形狀化等多項優點 ,因此可以配合產品需求,做成任何形狀與容量的電池。

在充放電特性方面 ,鋰聚合物電池因為可以采用高分子正極材料與鏗金屬負極 ,其重量能量密度將會較目前的鋰電子二次電池提高以上。而在信賴特性方面 ,則因為高分子鋰二次電池的電解質采用高分子材料 ,不會產生漏液與燃燒爆炸等安全上的顧慮。目前許多廠商都已推出商品化的高分子鋰二 次 電 池,而所強調 的重點都是在于其超薄的特性。一般而言 ,鏗聚合物電池的厚度約為 一 ,與目前的鋰離子二次電池的最小厚度 相比可至少降低50%左右 ,因此可給廠商在設計產品時提供相當大的彈性空間。

鋰離子聚合物電池的優點

1.安全性能好 。聚合物鋰電池在結構上采用鋁塑軟包裝，有 別于液態電芯的金屬外殼，一旦發生安全隱患，液態電芯容易爆 炸，而聚合物電芯最多只會氣鼓。

2.厚度小，能做得更薄。普通液態鋰電采用先定制外殼，后塞正 負極村料的方法，厚度做到 3.6mm 以下存在技術瓶頸，聚合物 電芯則不存在這一問題，厚度可做到 1mm 以下，符合時下手機 需求方向。

3.重量輕。聚合物電池重量較同等容量規格的鋼殼鋰電輕 40%， 較鋁殼電池輕 20%。

4.容量大。聚合物電池較同等尺寸規格的鋼殼電池容量高 10～ 15%，較鋁殼電池高 5～10%，成為彩屏手機及彩信手機的首選， 現在市面上新出的彩屏和彩信手機也大多采用聚合物電芯。

5.內阻小 。聚合物電芯的內阻較一般液態電芯小，目前國產 以下，極大的減低了電 聚合物電芯的內阻甚至可以做到 35m 池的自耗電，延長手機的待機時間，完全可以達到與國際接軌的 水平。這種支持大放電電流的聚合物鋰電更是遙控模型的理想選 擇，成為最有希望替代鎳氫電池的產品。

6.形狀可定制 。聚合物電池可根據客戶的需求增加或減少電 芯厚度，開發新的電芯型號，價格便宜，開模周期短，有的甚至 可以根據手機形狀量身定做，以充分利用電池外殼空間，提升電 池容量。

7.放電特性佳 。聚合物電池采用膠體電解質，相比液態電解 。 質，膠體電解質具有平穩的放電特性和更高的放電平臺。
 
8.保護板設計簡單 。由于采用聚合物材料，電芯不起火、不 爆炸，電芯本身具有足夠的安全性，因此聚合物電池的保護線路 設計可考慮省略 PTC 和保險絲，從而節約電池成本。

鋰離子聚合物電池的分類

(1)固體聚合物電解質鋰離子電池

電解質為聚合物與鹽的混合物，這種電池在常溫下的離子電導率低，適于高溫使用。

(2)凝膠聚合物電解質鋰離子電池

即在固體聚合物電解質中加入增塑劑等添加劑，從而提高離子電導率，使電池可在常溫下使用。

(3)聚合物正極材料的鋰離子電池

采用導電聚合物作為正極材料，其比能量是現有鋰離子電池的3倍，是最新一代的鋰離子電池。

鋰離子聚合物電池的發展方向

1 電池的大型與厚型化

鋰聚合物電池可利用曲折,堆棧或者卷繞等方法將電池的容量提高。目前鋰聚合物電池可以達到的最小厚度大約為0.5mm。以A5尺 寸為例 ,厚度若增加到4mm,則 電池容量可達到 一的實用水準。因為高分子鋰二次電池的體積小 ,電池的長度和寬度也可以隨需要而變化 ,因此工程師可以隨著產品實際可提供的空間大小來設計電池 ,并得到所要求的電源
特性。

2 Biploar電池

電池可以利用電極并排的方式來增加電池的工作電壓 ,但對 目前市面上的液態電解液電池來說 ,因為會造成短路的問題所以是完全不可能的。但是對于高分子鋰二次電池來說 ,因為它是固態的電解質系統 ,所以可以使用這種方式來降低電池的體積和容器成本。如果能利用這種技術和前面所提的大型化 、厚型化互相配合 ,則將可以制造出各種不同電壓 容量與形狀的電池。

3 保護線路的簡略化

目前市面上所銷售的鋰離子二次電池在過度充電的情形下 ,容易造成安全閥破裂而起火的情形 ,所以必須加裝保護 線路以確保電池不會發生過度充電的情形。而高分子鋰二次電池則因具有良好的耐充放電特性 ,因此可以不必外加保護IC線路 ,如此一來可以降低電池的制造成本。此外在充電方面 ,鏗聚合物電池可 以利用定電流充電 ,整個充電時間大約只需要 ,與鋰離子二次電池所采用的CCTV 充 電方式所需 的三小時比較起來 ,可 以縮短許多的等待時間。

4 能量密度提高的可能性

以上三點所提到是 目前各公司現有的鋰聚合物電池已開發完成的特性 ,而未來鋰聚合物電池的研發重點則會擺在提高其能量密度。目前實驗中的技術包括使用鋰金屬作為負極和使用有機硫磺系列化合物做為正極。鋰金屬的容量密度可以達到 ,較鏗碳層化合物高出許多。因此若能利用鋰金屬當負極來制造電池 ,則電池的理論容量密度可以達到3830mAh/g,較鋰離子二次電池系統高出近50%左右。

但在實際使用上 ,鋰金屬在液態電解液充放電過程中,會在鋰金屬表面上產生樹枝狀結晶 ,因而造成充放電效率降低 ,甚至會穿破隔離紙而造成電池短路引起燃燒的嚴重問題。因此如何利用搭配固態或膠態高分子電解質 ,或者利用其它方法來解決這項技術問題 ,將是鋰聚合物電池在研發過程中的一大挑戰。硫化系化合物雖然具有高能量密度特性 ,但 目前在使用上仍有工作電壓低 、作動電壓傾斜、低溫作動不 良、循環壽命低等多項技術上的問題急待克服。

目前研發中的硫磺系化合物正極材料包括有機硫磺化合物 、碳硫化合物與活性硫磺等。鋰聚合物電池由于具有薄型化的特性 ,將可以突破 目前市面上鏗離子二次電池 的厚度限制 ,預料將可廣泛的應用于未來的可攜式電子產品上。

移動電源電芯是移動電源至關重要的組件，也是移動電源成本最大的部分，優質的鋰離子聚合物電芯是優質移動電源最基本的要求。

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