
锂电科技的应用已成为日常生活的一部分,但鲜少有人了解其广义、狭义和具体定义的差异。
广义而言,锂电池涵盖了锂一次电池和锂离子电池两大类。在狭义上,由于锂离子电池的使用更为普及,人们提到锂电池时通常指的就是锂离子电池。而在锂离子电池的范畴内,又可细分为聚合物锂离子电池和液态锂离子电池两种。液态锂离子电池因其广泛的应用和较大的体积,常常被人们直接称为锂电池,而聚合物锂离子电池则简称为聚合物电池。
从广义和狭义的角度对比聚合物电池与锂电池,它们之间的关系是包含与被包含的关系。因此,真正有意义的比较是在狭义层面上,即聚合物电池与液态锂离子电池之间的差异。以下将使用锂电池一词特指液态锂离子电池。
1. 原材料的根本差异
这是两种电池之间所有差异的根源。聚合物电池至少在其正极、负极或电解质中的一项使用了高分子材料。高分子材料以其大分子量、高强度、韧性和弹性而著称。目前,研发中的聚合物电池主要在正极和电解质中使用高分子材料。① 聚合物电池的正极材料除了锂电池中使用的无机化合物,还可能包括导电高分子聚合物;② 聚合物电池的电解质可以是固态或胶态的高分子电解质,而锂电池则使用液态或胶体电解液。
2. 形态上的差异
聚合物电池可以实现薄型化、任意面积和形状的定制,这得益于其电解质可以是固态或胶态,而非液态。相比之下,锂电池使用液态电解液,需要一个坚固的外壳作为二次包装来容纳电解液,这也为锂电池增加了额外的重量。
3. 安全性考量
目前市面上的聚合物电池多为软包设计,使用铝塑膜作为外壳。即使内部有机电解质过热,也不会发生爆炸,因为聚合物电池采用固态或胶态电解质,不会有漏液的风险,最多只会自然破裂。然而,没有任何事物是绝对安全的,如果瞬间电流过大导致短路,电池自燃或爆裂的风险仍然存在,这种情况常常是手机和平板电脑安全事故的诱因。
4. 电芯电压
由于聚合物电池采用高分子材料,能够在电芯内部进行多层堆叠,从而实现高电压。而锂电池的电芯标称电压通常为3.6V或3.7V,若要达到高电压,需要将多个电芯串联起来。
如果根据上述特性来比较聚合物电池和锂电池的优劣,我们可以得出一定的结论。尽管如此,锂电池在市场上仍占据主导地位,这表明它也有其独特的优势。我们继续深入探讨。
5. 导电性
聚合物电池的固态电解质离子导率较低,目前通过添加一些材料制成凝胶电解质以提高导电性。这与锂电池的稳定电导率不同,后者不会受到辅助材料质量的影响。
6. 容量
聚合物电池的容量并没有显著提升,与标准容量的锂电池相比,甚至可能有所下降。
7. 制造工艺
通常情况下,聚合物电池越薄越容易生产,
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