高分子鋰二次電池的現(xiàn)在和未來

2019-11-03 09:54:02

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供稿：網(wǎng)友

高分子鋰二次電池的現(xiàn)在和未來
    科技日新月異，大哥大、筆記型電腦等各種資訊電子產(chǎn)品已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一部份。在新一代資訊電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上目前均朝向「輕、薄、短、小」的趨勢(shì)發(fā)展，因此電源的供應(yīng)是一個(gè)急待解決的問題。所以小型二次電池的功能與特性已經(jīng)成為決定新一代無線通信與筆記型電腦等可攜帶式電子產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素了。

    目前市面上所使用的二次電池主要有鎳氫(Ni-MH)與鋰離子(Li-ion)兩種，而且隨著可攜代式電子產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣、市場(chǎng)需求越來越多，這些電池的需求量也隨之增加。以鋰離子二次電池為例，在1997年全球市場(chǎng)的銷售總額已經(jīng)達(dá)到500億新臺(tái)幣，而且仍不斷的在快速成長中。

    眼見於市場(chǎng)的廣大，各大電池公司為了在這個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域中取得領(lǐng)先的地位，更是致力於開發(fā)具有更高能量密度、可小型與薄型化、輕量化、高安全性與低成本的次世代新型二次電池系統(tǒng)。在許許多多的新型電池中，高分子鋰二次(Li-polymer)電池因?yàn)榫哂幸陨纤岬母黜?xiàng)優(yōu)點(diǎn)，更是各家廠商極力研發(fā)的目標(biāo)。

    一般的電池主要的構(gòu)造包括有正極、負(fù)極與隔離紙等三項(xiàng)要素。所謂的高分子鋰二次電池是說在這三種主要構(gòu)造中至有有一項(xiàng)或一項(xiàng)以上使用高分子材料做為主要的電池系統(tǒng)。而在目前所開發(fā)的高分子鋰二次電池系統(tǒng)中，高分子材料主要是被應(yīng)用於正極及電解值。正極的材料包括有導(dǎo)電性高分子、有機(jī)硫磺系化合物，或一般鋰離子二次電池所採用的無機(jī)化合物。電解質(zhì)則可以使用固態(tài)或膠態(tài)高分子電解質(zhì)，或是有機(jī)電解液；負(fù)極則通常採用鋰金屬或鋰碳層間化合物。

    若拿高分子鋰二次電池跟現(xiàn)在市面上的鋰離子二次點(diǎn)池來做比較的話，可以發(fā)現(xiàn)高分子鋰二次電池不論在形狀、充放電、信賴性與環(huán)境問題等都還有相當(dāng)大的發(fā)展空間。在形狀方面，高分子鋰二次電池具有可薄形化、可任意面積化與可任意形狀化等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此可以配合產(chǎn)品需求，做成任何形狀與容量的電池。在充放電特性方面，高分子鋰二次電池因?yàn)榭梢話裼酶叻肿诱龢O材料與鋰金屬負(fù)極，其重量能量密度將會(huì)較目前的鋰電子二次電池提高50%以上。而在信賴特性方面，則因?yàn)楦叻肿愉嚩坞姵氐碾娊赓|(zhì)採用高分子材料，不會(huì)產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的顧慮。

    由於高分子鋰二次電池具有許許多多的優(yōu)點(diǎn)，目前許多廠商都已推出商品化的高分子鋰二次電池，包括有日本的日立Maxell、Yuasa、Toshiba、美國的Ultralife、Moltech與加拿大的Electrofuel等多家公司，而所強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)都是在於其超薄的特性。一般而言，高分子鋰二次電池的厚度約為2~4mm，而目前的鋰離子二次電池的最小厚度則是6mm，可至少降低50%左右的厚度，因此可提供廠商在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)相當(dāng)大的彈性空間。

    有關(guān)高分子鋰二次電池的未來技術(shù)展望，日本的日立Maxell工司的植谷慶雄先生曾於1998年8月舉行的第8回Fine PRocess Technology會(huì)議中提出以下幾點(diǎn)建議：

1.電池的大型與厚型化
高分子鋰二次電池可利用曲折,堆疊或者捲繞等方法將電池的容量提高。目前高分子鋰二次電池可以達(dá)到的最小厚度大約為0.5mm，以A5尺寸(150x200)為例，厚度若增加到4mm，則電池容量可達(dá)到2.5~3Ah的實(shí)用水準(zhǔn)。因?yàn)楦叻肿愉嚩坞姵氐捏w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(chǎn)品實(shí)際可提供的空間大小來設(shè)計(jì)電池，並得到所要求的電源特性。

2.Biploar電池
電池可以利用電極並排的方式來增加電池的工作電壓，但對(duì)目前市面上的液態(tài)電解液電池來說，因?yàn)闀?huì)造成短路的問題所以是完全不可能的。但是對(duì)於高分子鋰二次電池來說，因?yàn)樗枪虘B(tài)的電解質(zhì)系統(tǒng)，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(shù)和前面所提的大型化、厚型化互相配合

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