锂聚合物电池与普通锂离子电池现状研究对比Word格式文档下载.docx
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但是价格太高，市场还未完全接受，特别是锂聚合物技术。
Darnell集团公司
的分析家Brush认为：
聚合物电池不会永远比锂离子电池贵，目前的生产情况确实贵了许多，这就推动了锂离子电池技术的发展。
以
前用于笔记本电脑的锂离子电池成本是41.42美元，用于笔记本电脑的聚合物电池成本是60.80美元。
锂聚合物电池在相同体积下比锂电池容量大，且完全没有记忆效应<
锂离子电池还是有记忆效应的，只是比较小而已）。
锂聚合
物电池其实是一种凝胶状物质，容易做成各种形状。
而且不含有害的重金属元素，是“绿色电池”。
锂电池
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：
Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。
由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。
所以，锂电池长期没有得到应用。
现在锂电池已经成为了主流。
锂电池产量
锂电池原理简介
锂电池的特点
锂电池的研究
锂离子电池的作用
锂离子电池发展史
锂离子电池发展前景
电池的基本性能
∙锂离子电池的特征
∙锂电池的保护电路
∙简易充电电路
∙单节锂电池的应用举例
∙锂电池的保存
∙“超级”锂电池
∙锂电池型号
∙关于乘飞机携带锂电池的规定
∙二次锂电池使用注意事项
展开
为应对减排和石油资源日渐匮乏的双重压力，大多数国家都将发展新能源汽车视做振兴本国汽车产业和节能减排的最重要途径，而减排压力最大的中、美两国成为推动新能源汽车发展的旗手。
日前，中、美发布的《联合声明》称，双方将启动中、美电动汽车倡议，使两国在未来数年有几百万辆电动汽车投入使用。
而我国去年3月发布的《汽车产业调整和振兴规划》中，对发展新能源汽车也制定了大致目标——未来三年，中国将形成50万辆纯电动充电式混合动力和普通型混合动力新能源汽车产能。
到2018年，新生产汽车中将有10%是节能与新能源汽车，新能源汽车产值有望达到5000亿元。
普通电池
电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。
电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时，电池非静电力<
化学力）所做的功。
电动势取决于电极材料的化学性质，与电池的大小无关。
电池所能输出的总电荷量为电池的容量，通常用安培小时作单位。
在电池反应中，1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。
电池的实际比能量要比理论比能量小。
因为电池中的反应物并不全按电池反应进行，同时电池内阻也要引起电动势降，因此常把比能量高的电池称做高能电池。
电池的面积越大，其内阻越小。
概述
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
最早出现的锂电池使用以下反应：
Li+MnO₂=LiMnO₂，该反应为氧化还原反应，放电。
正极上发生的反应为
LiCoO₂=充电=Li₁-xCoO₂+Xli++Xe（电子>
负极上发生的反应为
6C+XLi++Xe=====LixC6
电池总反应：
LiCoO₂+6C=Li1-xCoO₂+LixC6
锂电池发展进程
由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。
但是由于锂电池的很多优点，锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。
但是，锂电池多数是二次电池，也有一次性电池。
少数的二次电池的寿命和安全性比较差。
后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
同样，当对电池进行放电时<
即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。
回正极的锂离子越多，放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。
Li-ionBatteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。
所以Li-ionBatteries又叫摇椅式电池。
随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在近年逐步向其他产品应用领域发展。
1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。
习惯上，人们把锂离子电池也称为锂电池，但这两种电池是不一样的。
现在锂离子电池已经成为了主流。
锂电池材料
锂电池负极材料大体分为以下几种：
第一种是碳负极材料：
目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。
第二种是锡基负极材料：
锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。
氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。
目前没有商业化产品。
第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料，目前也没有商业化产品。
第四种是合金类负极材料：
包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金，目前也没有商业化产品。
第五种是纳M级负极材料：
纳M碳管、纳M合金材料。
第六种纳M材料是纳M氧化物材料：
目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳M氧化钛和纳M氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳M碳管里面，极大的提高锂电池的冲放电量和充放电次数。
锂电池主要优点
1、能量比比较高。
具有高储存能量密度，目前已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；
2、使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C<
100%DOD）充放电，有可以使用10,000次的记录；
3、额定电压高<
单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；
4、具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；
5、自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；
6、重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-6；
7、高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；
8、绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。
9、生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。
比能量指的是单位重量或单位体积的能量。
比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。
Wh是能量的单位，W是瓦、h是小时；
kg是千克（重量单位>
，L是升（体积单位>
锂电池的缺点：
1、锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。
2、钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，安全性较差。
3、锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。
4、生产要求条件高，成本高。
锂原电池简介：
锂--二氧化锰电池（CR>
以金属锂为负极，以经过热处理的二氧化锰为正极，隔离膜采用PP或PE膜，圆柱型电池与锂离子电池隔膜一样，电解液为高氯酸锂的有机溶液，圆柱式或扣式。
电池需要在湿度≤1%的干燥环境下生产。
特点：
低自放电率，年自放电可≤1%，全密封（金属焊接，lazerseal>
电池可满足10年寿命，半密封电池一般是5年，如果工作控制不好的话，还达不到这个寿命。
在圆柱型锂锰电池开发方面做得比较好的亿纬，目前已实现自动化生产，电池可以做到短路、过放电等测试不爆炸。
一般在台式电脑的主板上，有一个扣式的锂电池，提供微弱的电流，可以正常使用3年左右，一些宾馆的门禁卡、仪器仪表等也使用锂--二氧化锰电池，近年来使用量逐年下降。
锂--亚硫酰氯电池
以金属锂为负极，正极和电解液为亚硫酰氯<
氯化亚砜），圆柱式电池，装配完成即有电，电压3.6V，是工作电压最平稳的电池种类之一，也是目前单位体积<
质量）容量最高的电池。
适合在不能经常维护的电子仪器设备上使用，提供细微的电流。
其他锂电池还有锂--硫化亚铁电池、锂--二氧化硫电池等。
锂离子电池的结构
锂电池通常有两种外型：
圆柱型和方型。
锂离子电池
电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由钴酸锂<
或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等）及铝箔组成的电流收集极。
负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。
电池内充有有机电解质溶液。
另外还装有安全阀和PTC元件<
部分圆柱式使用），以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。
单节锂电池的电压为3.7V<
磷酸亚铁锂正极的为3.2V），电池容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。
锂电池的应用
随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。
锂电池随之进入了大规模的实用阶段。
最早得以应用的是锂亚原电池，用于心脏起搏器中。
由于锂亚电池的自放电率极低，放电电压十分平缓。
使得起搏器植入人体长期使用成为可能。
锂锰电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源，广泛用于计算机、计算器、手表中。
现在，锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上，可以说是最大的应用群体。
为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。
从而制造出前所未有的产品。
比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。
它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。
这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。
所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。
除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。
锂离子电池目前由液态锂离子电池（LIB>
和聚合物锂离子电池（PLB>
两类。
其中，液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。
正极采用锂化合物LiCoO₂或LiMn₂O₄，负极采用锂-碳层间化合物。
锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。
锂离子电池（聚合物型>
1992年Sony成功开发锂离子电池。
它的实用化，使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备重量和体积大大减小。
使用时间大大延长。
由于锂离子电池中不含有重金属镉，与镍镉电池相比，大大减少了对环境的污染。
锂电池的污染还是有的。
锂电池<
锂原电池）和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。
锂原电池的负极是金属锂，正极用MnO₂，SOCL₂，（CFx>
n等。
70年代进入实用化。
因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，在一些军事和民用小型电器中使用。
现在，锂离子电池应用范围更加广泛，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、并部分代替了传统电池，而锂原电池的应用领域不断缩小。
现在由于数码产品的普及，如手机、笔记本电脑等，使得性能优异的锂离子电池得到广泛应用。
现在，人们习惯上把“锂离子电池”叫做“锂电池”，要了解请查看“锂离子电池”词条。
探地雷达测试仪锂电池
锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。
锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。
目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。
随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。
锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。
（1>
电池的开路电压
（2>
电池的内阻
（3>
电池的工作电压
（4>
充电电压
充电电压是指二次电池在充电时，外电源加在电池两端的电压。
充电的基本方法有恒电流充电和恒电压充电。
一般采用恒电流充电，其特点时在充电过程中充电电流恒定不变。
随着充电的进行，活性物质被恢复，电极反应面积不断缩小，电机的极化逐渐增高。
（5>
电池容量
电池容量是指从电池获得电量的量，常用C表示，单位常用Ah或mAh表示。
容量是电池电性能的重要指标。
电池的容量通常分为理论容量、实际容量和额定容量。
电池容量由电极的容量决定，若电极的容量不等，电池的容量取决于容量小的那个电极，但决不是正负极容量之和。
（6>
电池的贮存性能和寿命
化学电源的主要特点之一是在使用时能够放出电能，不用时能贮存电能。
所谓贮存性能对于二次电池来说为充电保持能力。
对于二次电池，使用寿命是衡量电池性能好坏的一个重要参数。
二次电池经过一次充电和放电，称为一个周期<
或一次循环）。
在一定的充放电制度下，电池容量达到某一规定值之前电池能经受的充放电次数称为二次电池的使用周期。
锂离子电池具有优良的贮存性能和长的循环寿命。
锂离子电池的特征
A.高能量密度
锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。
B.高电压
一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V（平均值>
，相当于三个串联的镍镉或镍氢电池。
C.无污染
锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质。
D.不含金属锂
锂离子电池不含金属锂，因而不受飞机运输关于禁止在客机携带锂电池等规定的限制。
E.循环寿命高
在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次，磷酸亚铁锂<
以下称磷铁）则可以达到2000次。
F.无记忆效应
记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池的容量减少的现象。
锂离子电池不存在这种效应。
G.快速充电
使用额定电压为4.2V的恒流恒压充电器，可以使锂离子电池在1.5--2.5个小时内就充满电；
而新开发的磷铁锂电，已经可以在35分钟内充满电。
锂电池的保护电路
由两个场效应管和专用保护集成块S--8232组成，过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路，由保护IC监视电池电压并进行控制，当电池电压上升至4.2V时，过充电保护管FET2截止，停止充电。
为防止误动作，一般在外电路加有延时电容。
当电池处于放电状态下，电池电压降至2.55V时，过放电控制管FET1截止，停止向负载供电。
过电流保护是在当负载上有较大电流流过时，控制FET1使其截止，停止向负载放电，目的是为了保护电池和场效应管。
过电流检测是利用场效应管的导通电阻作为检测电阻，监视它的电压降，当电压降超过设定值时就停止放电。
在电路中一般还加有延时电路，以区分浪涌电流和短路电流。
该电路功能完善，性能可靠，但专业性强，且专用集成块不易购买，业余爱好者不易仿制。
因为Li+电池过充或过放可能会导致爆炸并造成人员伤害，所以使用这类电池时，安全是主要关心的问题。
因此，商用锂离子电池组通常包括象DS2720这样的保护电路（图7>
DS2720提供了可充电Li+电池所需的所有保护功能，如：
在充电时保护电池、防止电路过流、通过限制电池的放电电压延长电池寿命。
电路如上图。
.
简易充电电路
现在有不少商家出售不带充电板的单节锂电池。
其性能优越，价格低廉，可用于自制产品及锂电池组的维修代换，因而深受广大电子爱好者喜爱。
有兴趣的读者可参照图二制作一块充电板。
其原理是：
采用恒定电压给电池充电，确保不会过充。
输入直流电压高于所充电池电压3伏即可。
R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。
随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的压降将降低，从而使Q3截止，LED将熄灭，为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充1—2小时。
使用时请给Q2、Q3装上合适的散热器。
本电路的优点是：
制作简单，元器件易购，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池．通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W2可以对充电电流进行大范围调节。
缺点是：
无过放电控制电路。
单节锂电池的应用举例
1、作电池组维修代换品有许多电池组：
如笔记本电脑上用的那种，经维修发现，此电池组损坏时仅是个别电池有问题。
可以选用合适的单节锂电池进行更换。
2、制作高亮微型电筒笔者曾用单节3.7V1.4--2.4AH锂电池配合一个白色超高亮度发光管做成一只微型电筒，使用方便，小巧美观。
由于电池容量大，平均每晚使用半小时，可以使用2--4月仍无需充电。
3、代替3V电源
由于单节锂电池电压为3.7V。
因此仅需一节锂电池便可代替两节普通电池，给收音机、随身听、照相机等小家电产品供电，不仅重量轻，而且连续使用时间长。
锂电池的保存
锂原电池自放电很低，可保存3年之久，在冷藏的条件下保存，效果会更好。
将锂原电池存放在低温的地方，不失是一个好方法。
锂离子电池在20℃下可储存半年以上，这是由于它的自放电率很低，而且大部分容量可以恢复。
锂电池存在的自放电现象，如果电池电压在3.6V以下长时间保存，会导致电池过放电而破坏电池内部结构，减少电池寿命。
因此长期保存的锂电池应当每3~6个月补电一次，即充电到电压为3.8~3.9V<
锂电池最佳储存电压为3.85V左右）为宜，不宜充满。
锂电池的应用温度范围很广，在北方的冬天室外，仍然可以使用，但容量会降低很多，如果回到室温的条件下，容量又可以恢复。
注意事项
锂原电池：
与锂离子电池不同，它不能充电，充电十分危险。
其他注意事项，与锂离子电池相当。
锂离子电池的使用，注意三点：
如何为新电池充电
在使用锂电池中应注意的是，电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。
但锂电池很容易激活，只要经过3—5次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。
由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。
因此用户新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。
对于锂电池的“激活”问题，众多的说法是：
充电时间一定要超过12小时，反复做三次，以便激活电池。
这种“前三次充电要充12小时以上”的说法，明显是从镍电池<
如镍镉和镍氢）延续下来的说法。
所以这种说法，可以说一开始就是误传。
锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别，而且可以非常明确的告诉大家，我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。
因而充电最好按照标准时间和标准方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。
可以参考词条：
“锂离子电池”。
此外，锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。
也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充。
而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。
这也是我们反对长充电的另一个理由。
此外在对某些机器上，充电超过一定的时间后，如果不去取下充电器，这时系统不仅不停止充电，还将开始放电-充电循环。
也许这种做法的厂商自有其目的，但显然对电池的寿命而言是不利的。
同时，长充电需要很长的时间，往往需要在夜间进行，而以我国电网的情况看，许多地方夜间的电压都比较高，而且波动较大。
前面已经说过，锂电池是很娇贵的，它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多，于是这又带来附加的危险。
此外，不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电，过放电对锂电池同样也很不利。
这就引出下面的问题。
正常使用中应该何时开始充电
因为充放电的次数是有限的，所以应该将锂电池的电尽可能用光再充电。
但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表，关于循环寿命的数据列出如下：
循环寿命（10%DOD>
:
>
1000次
循环寿命（100%DOD>
200次
其中DOD是放电深度的英文缩写。
从表中可见，可充电次数和放电深度有关，10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。
当然如果折合到实际充电的相对总容量：
10%*1000=100，100%*200=200，后者的完全充放电还是要比较好一些，但前面网友的那个说法要做一些修正：
在正常情况下，你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电，但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候，就应该及时开始充电，当然你如果愿意背着充电器到办公室又当别论。
而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件的时候，即使在电池尚有很多余电时，那么你也只管提前充电，因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命，也就是“0.x”次而已，而且往往这个x会很小。
电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端。
和长充电一样流传甚广的一个说法，就是“尽量把机器的电池的电量用完，最好用到自动关机”。
这种做法其实只是镍电池上的做法，目的是避免记忆效应发生，不幸的是它也在锂电池上流传至今。
曾经有人因为机器电池电量过低的警告出现后，仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。
结果这个例子中的机器
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