ポリマーリチウム電池とリン酸鉄リチウム電池の比較

ポリマーリチウム電池とリン酸鉄リチウム電池の比較

ポリマーリチウム電池の概要

ポリマーリチウム電池は、一般に、ポリマーリチウムイオン電池を指します。

リチウムイオン電池は、リチウム化リチウムイオン電池（LIB）とポリマーリチウムイオン電池（PLB）またはプラスチックリチウムイオン電池（PlasTIcLithium IonBatteries）に分類されます（PLBと呼ばれます）。ポリマーリチウムイオン電池に使用されているプラスとマイナスの材料は、液体リチウムイオンと同じです。正極材料は、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、三成分材料、リン酸鉄リチウム材料に分けられ、負極材料はグラファイトです。バッテリーの動作原理も基本的に一貫しています。主な違いは、電解質が異なることです。液体リチウムイオン電池は液体電解質を使用し、高分子リチウムイオン電池は固体高分子電解質に置き換えられています。ポリマーは「乾燥」または「コロイド」のいずれかであり得る。現在のポリマーゲル電解質のほとんどが使用されています。

ポリマーリチウム電池の分類：

固体：

固体高分子電解質リチウムイオン電池電解質は、高分子と塩の混合物です。電池は常温でイオン伝導性が高く、常温で使用できます。

ゲル：

ゲル高分子電解質リチウムイオン電池は、固体高分子電解質に可塑剤などの添加剤を添加してイオン伝導度を高め、常温での使用を可能にします。

ポリマー：

液体電解質の代わりに固体電解質を使用するため、ポリマーリチウムイオン電池は、液体リチウムイオン電池に比べて薄く、任意の面積、任意の形状であるという利点があり、電池ケーシングはアルミニウムから製造することができます。プラスチック複合フィルム、それによってそれは電池全体の比容量を改善することができます。ポリマーリチウムイオン電池は、正極材料としてポリマーを使用することもでき、その質量比エネルギーは、現在の液体リチウムイオン電池よりも20％以上高くなります。ポリマーリチウムイオン（PolymerLithium-IonBattery）バッテリーは、コンパクト、薄型、軽量であることが特徴です。したがって、ポリマー電池の市場シェアは徐々に増加します。

ポリマーリチウム電池の原理：

リチウムイオン電池には、現在、液体リチウムイオン電池（LIB）とポリマーリチウムイオン電池（PLB）の2種類があります。その中で、液体リチウムイオン電池とは、Li +インターカレーション化合物が正極または負極である二次電池を指します。正極はリチウム化合物LiCoO2、LiNiO2またはLiMn2O4でできており、負極はリチウム-炭素中間層化合物LixC6でできています。典型的なバッテリーシステムは次のとおりです。

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ポリマーリチウムイオン電池の原理は、液体リチウムの原理と同じです。主な違いは、電解質が液体リチウムとは異なることです。電池の主な構造は、正極、負極、電解質の3つの要素で構成されています。いわゆるポリマーリチウムイオン電池は、３つの主要な構造のうちの少なくとも１つまたは複数が、主要な電池システムとしてポリマー材料を使用することを意味する。現在開発されている高分子リチウムイオン電池システムでは、主に正極と電解質に高分子材料が使用されています。正極材料は、一般的なリチウムイオン電池で使用される導電性高分子ポリマーまたは無機化合物を含み、電解質は、固体またはコロイド状ポリマー電解質または有機電解質を使用することができる。一般に、リチウムイオン技術は液体またはコロイド電解質を使用するため、頑丈な二次パッケージが可燃性の有効成分を収容する必要があり、重量が増加し、サイズの柔軟性が制限されます。

新世代のポリマーリチウムイオン電池は、形状を薄くすることができ（ATL電池はカードの厚さに比べて0.5 mmまで薄くすることができます）、任意の面積と任意の形状で、電池の設計を大幅に改善します。製品に合わせた柔軟性あらゆる形状と容量のバッテリーに対する要件は、デバイス開発者に、製品のパフォーマンスを最大化するための電源ソリューションにおける設計の柔軟性と適応性を提供します。同時に、ポリマーリチウムイオン電池の単位エネルギーは、現在の一般的なリチウムイオン電池よりも20％高く、その容量と環境性能はリチウムイオン電池よりも優れています。

ポリマーリチウム電池の長所と短所：

利点：

1.シングルセルの動作電圧は3.6v〜3.8vと高く、Ni-MHおよびNi-Cdバッテリーの1.2V電圧よりもはるかに高くなっています。

2.容量密度が大きく、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池の1.5〜2.5倍以上の容量密度です。

3.自己放電が少なく、長時間置いても容量損失が少ない。

4.長寿命、そのサイクル寿命の通常の使用は500回以上に達する可能性があります。

5.メモリー効果はありません。充電前に残りの電力を空にする必要がないので便利です。

6.優れた安全性能

ポリマーリチウム電池は、液体電池の金属ケーシングとは異なり、アルミニウムとプラスチックの柔軟なパッケージで作られています。安全上の問題が発生すると、液体バッテリーは爆発しやすく、ポリマーバッテリーはせいぜいエアブラストしかできません。

7.厚みが薄く、薄くすることができます

超薄型のバッテリーはクレジットカードに組み立てることができます。通常の液体リチウム電池は、アウターケーシングをカスタマイズし、プラスとマイナスの素材を差し込む方法を採用しています。厚みは3.6mm以下です。技術的なボトルネックがあります。ポリマーバッテリーコアにはこの問題はありません。厚さは1mm未満にすることができ、これは携帯電話の現在の需要に沿ったものです。

8.軽量

高分子電解質を使用したバッテリーは、保護用の外箱として金属シェルを必要としません。ポリマー電池の重量は、同じ容量仕様のスチールシェルリチウム電池よりも40％軽量であり、アルミニウムシェル電池よりも20％軽量です。

9.大容量

ポリマー電池は、同じサイズのスチールシェル電池よりも10〜15％高い容量を持ち、アルミニウムシェル電池よりも5〜10％高い容量を持っています。これは、カラースクリーン携帯電話およびMMS携帯電話の最初の選択肢です。現在、市場に出回っている新しいカラースクリーンとMMS携帯電話が主に使用されています。ポリマー電池。

10.小さな内部抵抗

ポリマー電池コアの内部抵抗は、一般的な液体電池の内部抵抗よりも小さくなっています。現在、国産のポリマー電池コアの内部抵抗は35mΩ未満でさえあり得、それは電池の自己消費を大幅に減らし、携帯電話の待機時間を長くします。国際との統合のレベル。大きな放電電流をサポートするこのポリマーリチウム電池は、リモートコントロールモデルにとって理想的な選択肢であり、ニッケル水素電池の最も有望な代替品です。

11.形状はカスタマイズ可能

メーカーは標準的な形状に限定されず、適切なサイズに経済的に作ることができます。ポリマー電池は、お客様のニーズに応じて電池の厚みを増減させることができます。安価でオープンサイクルが短い新しいバッテリーモデルを開発し、携帯電話の形状に合わせてカスタマイズして、バッテリーケーシングスペースを最大限に活用し、バッテリーをアップグレードできるものもあります。容量。

12.良好な放電特性

ポリマー電池はコロイド電解液を使用しており、液体電解液よりも滑らかな放電特性と高い放電プラットフォームを備えています。

13.保護ボードはシンプルなデザインです

ポリマー素材を使用しているため、電池の芯が発火・爆発することはなく、電池の芯自体も十分な安全性があります。したがって、PTCとヒューズを省くことでポリマー電池の保護回路設計を省くことができ、電池コストを節約できます。

短所：

1.バッテリーのコストが高く、電解質システムの精製が困難です。

2.ラインコントロールを保護する必要があります。過充電または過放電は、バッテリーの内部化学物質の可逆性を破壊し、バッテリーの寿命に深刻な影響を及ぼします。

第二に、リン酸鉄リチウム電池の概要

リン酸鉄リチウム電池とは、正極材料としてリン酸鉄リチウムを使用したリチウムイオン電池のことです。リチウムイオン電池の正極材料は、主にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、三元材料、リン酸鉄リチウムなどである。その中で、コバルト酸リチウムは、ほとんどのリチウムイオン電池で使用されている正極材料です。

リン酸鉄リチウム電池の空間構造：

LiFePO4の正極材料は、原料源が広く、サイクル寿命が長く、安全性指数も高く、環境汚染が少ない。多くの正極材料で非常に強力な総合性能を発揮し、リチウムイオン電池の正極の作製に使用されています。高温材料、近年の開発において、LiFePO4カソード材料は実用レベルに達し、正式な商用アプリケーションを開始しました。LiFePO4はかんらん石構造であり、空間構造を図1に示します。その理論的比容量は、170mAhhです。リチウムイオン電池が充電され、酸化反応が起こり、リチウムイオンFeO6層が放出されて電解液に流れ込み、最終的に負極に到達します。外部回路では、電子が同時に負極に到達し、鉄が二価の鉄イオンから第二鉄イオンに変化し、酸化反応が起こります。放電プロセスは充電プロセスと逆になり、還元反応が発生します。

リン酸鉄リチウム電池は機能します：

リン酸鉄リチウム電池とは、正極材料としてリン酸鉄リチウムを使用したリチウムイオン電池のことです。リチウムイオン電池の正極材料は、主にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、三元材料、リン酸鉄リチウムなどである。その中で、コバルト酸リチウムは、ほとんどのリチウムイオン電池で使用されている正極材料です。

意味

金属貿易市場では、コバルト（Co）が最も高価であり、貯蔵量は少ない。ニッケル（Ni）とマンガン（Mn）は比較的安価ですが、鉄（Fe）は大量に貯蔵されています。カソード材料の価格もこれらの金属の価格と一致しています。したがって、LiFePO4正極材料で作られたリチウムイオン電池は比較的安価であるはずです。それのもう一つの特徴は、それが環境に優しく、汚染されていないということです。

二次電池の要件は、大容量、高出力電圧、良好な充電および放電サイクル性能、安定した出力電圧、高電流の充電および放電、電気化学的安定性、および使用中の安全性（過充電、過放電、および短絡なし）です。燃焼または爆発によって引き起こされる不適切な動作）、広い動作温度範囲、無毒または低毒性、環境への汚染なし。 LiFePO4を正極として使用したリン酸鉄リチウム電池は、特に大放電（5〜10C放電）、安定した放電電圧、安全性（燃焼なし、爆発なし）、寿命（サイクル数）において、優れた性能要件を備えています。環境に最適な、最高の大電流出力パワーバッテリーです。

構造と動作原理

LiFePO4は電池の正極として使用されます。アルミホイルで電池の正極に接続されています。真ん中はポリマーセパレーターです。正極と負極を分離しますが、リチウムイオンLiは通過でき、電子e-は通過できません。右側はカーボン（グラファイト）で構成されています。電池の負極は銅箔で電池の負極に接続されています。バッテリーの上端と下端の間にはバッテリーの電解液があり、バッテリーは金属ケーシングで密閉されています。

LiFePO4バッテリーが充電されると、正極のリチウムイオンLiがポリマーセパレーターを通って負極に向かって移動します。放電中、負極のリチウムイオンLiはセパレータを介して正極に向かって移動します。リチウムイオン電池は、充電および放電中にリチウムイオンが前後に移動することにちなんで名付けられました。

LiFePO4の内部構造

主なパフォーマンス

LiFePO4バッテリーの公称電圧は3.2V、終端充電電圧は3.6V、終端放電電圧は2.0Vです。さまざまなメーカーで使用されているポジティブおよびネガティブ材料と電解質材料の品質とプロセスにより、それらの性能にはいくつかの違いがあります。たとえば、同じモデル（同じパッケージの標準バッテリー）では、バッテリー容量に大きな違いがあります（10％から20％）。

ここで、異なる工場で製造されたリン酸鉄リチウムパワーバッテリーは、さまざまな性能パラメーターにいくつかの違いがあることに注意してください。さらに、バッテリーの内部抵抗、自己放電率、充電および放電温度など、一部のバッテリー性能は含まれていません。

リン酸鉄リチウム電池は容量に大きな違いがあり、3つのカテゴリに分類できます。小数から数ミリアンペア、中程度の数十ミリアンペア時間、および大規模な数百ミリアンペア時間です。異なるタイプのバッテリーの同じパラメーターにはいくつかの違いがあります。

ゼロ電圧テストへの過放電：

STL18650（1100mAh）リン酸鉄リチウムパワーバッテリーは、ゼロ電圧テストへの過放電に使用されました。テスト条件：1100 mAh STL18650バッテリーを0.5Cの充電率で充電し、バッテリー電圧が0Cになるまで1.0Cの放電率で放電しました。0Vに配置されたバッテリーは2つのグループに分けられます：1つのグループは7日間保存され、他のグループは30日間保存されます。ストレージの有効期限が切れると、0.5 Cの充電率で満たされ、1.0 Cで放電されます。最後に、2つのゼロ電圧ストレージ期間の違いを比較します。

テストの結果、7日間のゼロ電圧ストレージの後、バッテリーに漏れはなく、パフォーマンスは良好で、容量は100％です。 30日間の保管後、漏れはなく、パフォーマンスは良好で、容量は98％です。 30日間の保管後、バッテリーはさらに3回充電および放電されます。容量は100％に復元されます。

このテストは、リン酸鉄リチウム電池が過放電（0Vまで）されて一定期間保管されても、電池が漏れたり損傷したりしないことを示しています。これは、他の種類のリチウムイオン電池にはない特徴です。

第三に、ポリマーリチウム電池とリン酸鉄リチウム電池

リチウムポリマー電池（Li-polymer）は、従来の液体有機電解質をリチウムイオン電池をベースにした高分子電解質に置き換えて製造されています。高分子電解質は、イオンを伝導する媒体として、またセパレーターとしても使用でき、リチウム金属との反応性が非常に低いため、リチウムイオン電池が燃えやすく、漏れやすいという現象を効果的に回避できます。また、リチウムイオンポリマー電池は、液体有機電解質をポリマーマトリックスに吸着するため、コロイド電解質と呼ばれ、自由電解質でも固体電解質でもないため、リチウムポリマー電池は、液体リチウムイオン電池は、任意の形状とサイズに製造することもでき、超薄型製品により、幅広い用途と良好な開発の見通しに適しています。また、リチウムイオン電池よりも安全性に優れています。使用中に加熱すると、爆発することなく膨潤または燃焼するだけです。

リン酸鉄リチウム電池とは、正極材料としてリン酸鉄リチウムを使用したリチウムイオン電池のことです。長寿命鉛蓄電池のサイクル寿命は約300倍、最高はリン酸鉄リチウム電池の500倍、リン酸鉄リチウムパワー電池のサイクル寿命は2,000倍以上です。標準料金（5時間料金）は2000回までご利用いただけます。同じ品質の鉛蓄電池は「新半年、旧半年、半年のメンテナンスとメンテナンス」、最長1〜1。5年で、リン酸鉄リチウム電池は同じ条件で使用すると7になります〜8年。総合的に考えると、性能価格比は鉛蓄電池の4倍以上になります。

さらに、ポリマーリチウムバッテリー（3.7v）は、リン酸鉄リチウム（3.2v）よりも軽量で、電圧が高くなっています。耐熱係数はリン酸鉄リチウムよりも低くなっています。

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