軟包電芯產(chǎn)品有哪些?
電芯產(chǎn)品常見(jiàn)的有鎳氫電芯,圓柱鋼殼鋰電芯,干電池電芯和軟包電芯等,而軟包電芯產(chǎn)品只有鋁朔膜做外殼的鋰電池。軟包鋰電芯又有聚合物鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯這兩種。它們具體區(qū)別如下:
1、聚合物鋰電芯
根據(jù)聚合物鋰電芯所用電解質(zhì)材料的不同,分為液態(tài)聚合物鋰電芯(LiquifiedLithium-IonBattery,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)IB)和聚合物鋰離子電芯(polymerLithium-IonBattery,簡(jiǎn)稱為pLB)或塑料鋰離子電芯(plasTIcLithiumIonBatteries,簡(jiǎn)稱為pLB)。
聚合物鋰電芯所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的,正極材料分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材料,負(fù)極為石墨,電池工作原理也基本一致。它們的主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同,液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質(zhì),聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來(lái)代替,這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分采用聚合物凝膠電解質(zhì)。
(1)聚合物鋰電芯優(yōu)點(diǎn):
1)聚合物鋰電芯的工作電壓高達(dá)3.6v~3.8v,比磷酸鐵鋰電芯高。
2)容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5~2.5倍,或者更高。
3)自放電小,在放置很長(zhǎng)時(shí)間后其容量損失也很小。
4)壽命長(zhǎng),正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上。
5)沒(méi)有記憶效應(yīng),在充電前不必將剩余電量放空,使用方便。
6)厚度小,能做得更薄
(2)聚合物鋰電芯缺點(diǎn):
1)電池成本高,電解質(zhì)體系提純困難。
2)需要保護(hù)線路控制,過(guò)充或者過(guò)放都會(huì)使電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的可逆性遭到破壞,從而嚴(yán)重影響電池的壽命。
2、磷酸鐵鋰電芯
(1)磷酸鐵鋰電芯的優(yōu)點(diǎn)
1)工作溫度范圍寬廣(-20℃—+75℃),高溫時(shí)性能良好:外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃,電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃,電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全、完好;
2)即使電池內(nèi)部或外部受到傷害,電池不燃燒、不爆炸、安全性最好;
3)極好的循環(huán)壽命,在100%DOD條件下,磷酸鐵鋰電芯是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,標(biāo)準(zhǔn)充電(5小時(shí)率)使用,可達(dá)到2000次,壽命將達(dá)到7~8年。
4)過(guò)放電到零伏也無(wú)損壞,零電壓存放7天后電池?zé)o泄漏,性能良好,容量為100%;存放30天后,無(wú)泄漏、性能良好,容量為98%;存放30天后的電池再做3次充放電循環(huán),容量又恢復(fù)到100%。
5)安全性
是目前最安全的鋰離子電池正極材料;不含任何對(duì)人體有害的重金屬元素;
6)熱穩(wěn)定性好
磷酸鐵鋰熱穩(wěn)定性很好,F(xiàn)ePO4在210~410C的溫度范圍內(nèi)放出的熱量?jī)H為210j/g;
LiCoO2充電狀態(tài)(CoO2)開(kāi)始分解產(chǎn)生氧氣的溫度為240℃,放出熱量約為1000j/g
7)生產(chǎn)制造成本相對(duì)較低;
(2)磷酸鐵鋰電芯的缺點(diǎn)
1)在磷酸鐵鋰制備時(shí)的燒結(jié)過(guò)程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質(zhì)鐵的可能性。單質(zhì)鐵會(huì)引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質(zhì)。這也是日本一直不將該材料作為動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的主要原因。
2)磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低,導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒(méi)有解決這一問(wèn)題。
3)材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差。
4)產(chǎn)品一致性差。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問(wèn)題。從材料制備角度來(lái)說(shuō),磷酸鐵鋰的合成反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的多相反應(yīng),有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅(qū)體以及還原性氣相。在這一復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程中,很難保證反應(yīng)的一致性。
5)知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。目前磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利被美國(guó)德州大學(xué)所有,而碳包覆專利被加拿大人所申請(qǐng)。這兩個(gè)基礎(chǔ)性專利是無(wú)法繞過(guò)去的,如果成本中計(jì)算上專利使用費(fèi)的話,那產(chǎn)品成本將會(huì)進(jìn)一步提高。