聚合物鋰離子電池
揭陽市京粵通訊科技發展有限公司    林曉聰

        在科學技術飛速發展的今天，移動電話、筆記本電腦、個人數字助理等各種信息電子產品已經成為我們生活中不可或缺的一部份。在新一代信息電子產品的設計上目前均朝向「輕、薄、短、小」的趨勢發展，因此電源的供應是一個亟待解決的問題，小型可充電電池的功能與特性已經成為決定新一代無線通信設備與筆記本電腦等可攜帶式電子產品市場競爭優勢的關鍵因素了。
        自九十年代初鋰離子電池上市以來，鋰離子電池以其高比能密度和使用壽命長而受到重視，發展迅速。美國、韓國和臺灣等地區也重點發展鋰離子電池。近幾年來，鋰二次電池發展迅猛，試圖取代鎘鎳和鎳氫電池，其中采用聚合物（高分子材料）作電極和電解質材料的研究開發尤為引人注目。
        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，而且隨著便攜式電子產品的應用越來越廣、市場需求越來越多，這些電池的需求量也隨之增加。基于如此廣闊的市場，世界各大電池公司為了在這個市場領域中取得領先的地位，無不致力于開發具有更高能量密度、小型化、薄型化、輕量化、高安全性、長循環壽命與低成本的新型電池。其中，聚合物鋰離子(Lithium ion polymer)電池因為具有上述各項優點，更是各家廠商致力研發的目標。聚合物鋰離子電池基于安全、輕薄等特性，符合便攜、移動產品的要求，因此，在未來2～3年內，聚合物鋰電池取代鋰離子電池市場的份額將達50％，被稱為21世紀移動設備的最佳電源解決方案。
        美國的Valence Technology,Inc. ，十多年來，投資1.5億美元從事聚合物鋰離子電池的研究，在電池芯技術方面的研發處于這個項目的世界前沿。到目前為止，該公司已有超過790項有關專利在全世界范圍內受到保護或已經申報，并已成功地開發了5大系列不同型號的產品，廣泛應用于衛星電話、蜂窩電話、筆記本電腦、個人數字助理（PDA）等產品。美國空軍的XXS微型衛星項目和QUANTUM公司的Rushmore eSystem Accelerator項目中的硬盤備用電源都采用了該公司的聚合物鋰離子電池技術，另外，美國海軍為尋找現在使用的循環壽命短的銀-鋅電池的替代品，正在其水下艦艇上持續試驗Valence公司生產的大面積聚合物鋰離子電池。該公司設在北愛爾蘭Mallusk的生產廠及其在韓國的合資公司Hanil Valence Co., Ltd.，均已開始商業化批量生產。
        一般的電池主要的構造包括有正極、負極與電解質三項要素。所謂的聚合物鋰離子電池是說在這三種主要構造中至少有一項或一項以上使用高分子材料做為主要的電池系統。而在目前所開發的聚合物鋰離子電池系統中，高分子材料主要是被應用于正極及電解質。正極材料包括導電高分子聚合物或一般鋰離子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，負極則通常采用鋰金屬或鋰碳層間化合物。一般鋰離子技術使用液體或膠體電解液，因此需要堅固的二次包裝來容納可燃的活性成分，這就增加了重量和成本，另外也限制了尺寸的靈活性。而聚合物鋰離子工藝中沒有多余的電解液，因此它更穩定，也不易因電池的過量充電、針刺、碰撞或其他損害、以及過量使用而造成危險情況。
        新一代的聚合物鋰離子電池在形狀上可做到薄形化（最薄0.8毫米）、任意面積化和任意形狀化，大大提高了電池造型設計的靈活性，從而可以配合產品需求，做成任何形狀與容量的電池，為應用設備開發商在電源解決方案上提供了高度的設計靈活性和適應性，以最大化地優化其產品性能。同時，聚合物鋰離子電池的單位能量比目前的一般鋰離子電池提高了50%，其容量、充放電特性、安全性、工作溫度范圍、循環壽命（超過500次）與環保性能等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。
        目前聚合物鋰離子電池主要用于手機、筆記本電腦、個人數字助理（PDA）。將來，許多對電池要求嚴格的新型電子產品如臺式電話子母機、小型電臺及對講機、尋呼機、攝像機、電動自行車等，將選用聚合物鋰離子電池作為電源，另外，在電動汽車、軍事領域也將廣泛運用。可以預見，在未來的幾年內，由于其優越的性能價格比，以及其巨大的潛在需求，聚合物鋰離子電池的發展前景將十分廣闊。