锂离子电池的种类及特点

锂离子电池的种类和特点有哪些？

锂离子电池可以应用到各个领域，所以锂离子电池的种类也是多种多样的。从外观上看，目前市场上的锂离子电池主要有纽扣型、方形和圆柱型三种。

国外已生产的锂离子电池类型有圆柱型、方型、方型、纽扣型、薄型和超薄型。如下所示。可满足不同用途的要求。

圆柱模型用5位数字表示，前两位表示直径，后两位表示高度。例如：18650电池，表示其直径为18mm，高度为65mm，用Φ1865表示。方形模型用6位数字表示。前两位是电池的厚度，中间两位是电池的宽度，最后两位是电池的长度。用83448表示。

电池的体积和重量是锂离子电池的重要指标，直接影响到电池的特性。锂离子电池的电化学性能参数主要包括以下几个方面。

额定电压：商用锂离子电池的额定电压一般为3.6V（市场上也出现了部分4.2V的锂离子电池产品，但所占比例不大），工作电压范围为4.1~2.4V，且也有将下限端接电压设置为其他值，如3.1V。

额定容量：指以0.2C恒流放电至终止电压时所获得的容量。

1C容量：指以1C恒流放电至终止电压所得到的容量。1C容量一般比额定容量小，差值越小，电池的电流特性越好，负载能力越强。

高低温性能：锂离子电池高温可达+55℃，低温可达-20℃。在此环境温度范围内，电池容量可达额定容量的70%以上。尤其是在高温环境下，对电池性能几乎没有影响。

电荷保持容量：电池充满电后，放置28天，然后按照0.2C放电得到的容量与额定容量之比的百分比进行放电。该值越大，电荷保持能力越强，自放电越小。一般锂离子电池的电荷保持能力在85%以上。

循环寿命：随着锂离子电池的充放电，当电池容量降至额定容量的70%时，所得到的充放电次数称为循环寿命。锂离子电池的循环寿命一般要求大于500次。

根据锂离子电池的电解质形态，锂离子电池分为液态锂离子电池和固态（或干式）锂离子电池。固态锂离子电池通常被称为聚合物锂离子电池。它们是在液态锂离子电池的基础上发展起来的新一代电池。它们比液态锂离子电池具有更好的安全性能，而液态锂离子电池通常被称为锂离子电池。

聚合物锂离子电池的工作原理与液态锂离子电池相同。主要区别在于聚合物电解质不同于液态锂离子电池。电池的主要结构也包括正极、负极和电解液三要素。所谓聚合物锂离子电池，在这三种主要结构中至少有一种或多种采用聚合物材料作为电池系统的主要组成部分。目前正在研发的聚合物锂离子电池体系中，聚合物材料主要用于正极或电解液。正极材料包括锂离子电池中常用的导电聚合物或无机化合物，电解质可以是固体或胶体聚合物电解质，也可以是有机电解质。目前，锂离子电池使用液态或胶体电解质，因此需要坚固的二次包装来容纳电池中的可燃活性成分，这增加了其重量，也限制了电池尺寸的灵活性。聚合物锂离子制备过程中没有多余的电解液，因此更稳定，不易因电池过充、碰撞或其他损坏、过度使用而发生危险情况。

锂离子电池有正极、负极、电解液、隔膜、外壳和电极引线五大结构。锂离子电池的结构主要分为卷绕式和堆叠式两大类。液态锂电池有卷绕结构，而聚锂电池有两种。卷绕式是将正极隔膜、隔膜、负极隔膜依次卷绕成圆筒状或扁圆筒状，层压式是将正极、隔膜、负极、隔膜堆叠而成，和多层正极。把正极全部焊在一起引出，负极全部焊在一起引出。

新一代聚合物锂离子电池外形可更薄（如中国广东省东莞市广州某公司生产的电池可薄至0.5mm，相当于一块电池的厚度card)和任意面积和任意形状，大大提高了电池外形设计的灵活性，从而可以根据产品要求制成任意形状和容量的电池，为应用设备开发者提供了高度的设计灵活性和适应性电源解决方案，从而最大限度地优化其产品性能。

聚合物锂离子电池适用行业包括手机、移动DVD、笔记本电脑、摄像机、数码相机、数码相机、个人数字助理（PDA）、3G手机、电动汽车、便携式卫星定位系统，以及汽车、火车、轮船。未来航天飞机、智能机器人、电动滑板车、儿童玩具车、割草机、采棉机、野外勘探工具、手工具等移动设备都可能使用聚合物锂离子电池。
同时，聚合物锂离子电池的单位能量比目前通用锂离子电池高50%，其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命（500次以上）、和环保性能都更好。锂离子电池有了很大的改进

聚合物锂离子电池具有以下优点。

①安全性能好聚合物锂离子电池在结构上采用铝塑软包装，区别于液态电池的金属外壳。一旦出现安全隐患，液态电池很容易爆炸，而聚合物电池只会有气鼓。

②电池厚度小，可以做得更薄。普通液态锂离子电池采用先定制外壳，再塞正负极材料的方式。厚度在3.6mm以下，存在技术瓶颈。聚合物电池不存在这个问题。可以小于1mm，符合时尚手机的需求方向。

③重量轻聚合物电池重量比同容量的钢壳锂电池轻40%，比铝壳电池轻20%。

④电池容量大。聚合物电池的容量比同尺寸的钢壳电池高10%~15%，比铝壳电池高5%~10%。它们已成为彩屏手机和彩信手机的首选。而彩信手机也多采用聚合物电池。

⑤内阻小聚合物电池的内阻比普通液态电池小。目前国产聚合物电池的内阻甚至可以做到35mΩ以下，可以大大降低电池的自耗，延长手机的待机时间。支持大放电电流的聚合物锂电池是遥控车型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。

⑥电池形状可定制。聚合物电池可以根据需求增加或减少电池的厚度。可以开发新的电池模型。它们价格便宜，开模周期短。有的甚至可以根据手机的外形量身定做，充分利用电池壳空间。增加电池容量。

⑦放电性能好聚合物电池采用凝胶电解质。与液体电解质相比，凝胶电解质具有稳定的放电特性和更高的放电平台。

⑥简单的保护板设计。由于采用高分子材料，电池不会着火或爆炸，电池本身具有足够的安全性。因此，聚合物电池的保护电路设计可以考虑省去PTC和保险丝，从而节省电池成本。

除了上述电池外，还有所谓的“塑料锂离子电池”。最早的塑料锂离子电池是1994年由美国Bellcore实验室提出的，其外观与聚合物锂离子电池完全一样。事实上，它们是传统的。锂离子电池的“软包装”采用铝/PP复合膜代替不锈钢或铝壳热压成型，电解液吸附在多孔电极中。

几种锂离子电池的结构对比如下表所示。

电池类型	电解液	外壳/包装	隔膜	集电器	电解质是否固定在胶体中
方形锂离子电池	液体	不锈钢、铝	25μPE	钢箔和铝箔	不
隔膜锂离子电池	液体	铝/PP复合膜	25μPE	铜箔和铝箔	不
聚合物锂离子电池	胶体聚合物	铝/PP复合膜	无隔膜或 μPE	铜箔和铝箔	是的