リチウムポリマー電池の分類と安全な使用

ポリマーリチウム電池は、ポリマーリチウムイオン電池です。リチウムイオン電池は、リチウムに使用されている電解質材料に応じて、液体リチウムイオン電池（液化リチウムイオン電池、略称LIB）とポリマーリチウムイオン電池（ポリマーリチウムイオン電池、略称PLB）に分類されます。イオン電池。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、ポリマーコロイド電解質の現在の使用のほとんど。

A.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あり、常温でのイオン伝導度が低く、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

高分子正極材料のリチウムイオン電池は、導電性高分子を正極材料として使用しており、比容量が比較的大きくなっています。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プラスチックから製造することができます。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（ポリマーリチウムイオンバッテリー）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。

B.機能

ポリマーリチウムイオン電池には、次の特徴があります。

1成形の柔軟性;

2つのより高い質量比エネルギー（MH-Niバッテリーの3倍）。

3電気化学的安定性ウィンドウ幅、最大5V;

4完璧な安全性と信頼性。

5サイクル寿命が長く、容量損失が少ない。

6ボリューム使用率が高い。

7幅広いアプリケーション。

C.考慮事項

短絡状態に注意してください

ポリマーリチウムイオン電池は、充電中に短絡状態になる傾向があります。それらには、内部短絡および外部短絡などが含まれます。

現在、ほとんどのリチウムイオン電池には短絡防止保護回路と防爆ラインがありますが、多くの場合、この保護回路は必ずしもさまざまな条件下で機能するとは限らず、防爆ラインの役割を果たすことは限られています。 。

2回目の充電を過充電しないでください

ポリマーリチウムイオン電池は、充電時間が長すぎると膨張する可能性が高くなります。

リチウムの化学的性質は非常に活発で、燃えやすいです。バッテリーが充電および放電されると、バッテリーの内部は熱くなり続けます。起動過程で発生するガスが膨張し、バッテリーの内圧が上昇し、一定の圧力に達します。アウターケーシングに傷がつくと破裂します。漏れ、火災、さらには爆発を引き起こす可能性があります。ポリマーリチウムイオン電池は膨張するだけです。

ご使用の際は、必ず安全にご注意ください。

D.原則

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。

（-）C | LiPF6—EC + DEC | Li Co O2（+）

Rd

正極反応（酸化反応）：LiCoO2 = Li1-xCoO2 + xLi ++ xe ------------（2.1）

負の反応（還元反応）：6C + xLi ++ xe- = LixC6 -----------（2.2）

総バッテリー反応：LiCoO2 + 6C = Li1-xCoO2 + LixC6 -----------（2.3）

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。

E.見通し

現在、携帯電話の開発動向は次のとおりです。

（1）携帯電話自体は、消費者の携帯を容易にするために、小型化と間伐の方向に発展している。

（2）携帯電話のデザインのパーソナライズ、パフォーマンスのコンセプトはもはや元の正方形ではなく、不規則な形状の曲面デザインが携帯電話のデザイン美学の主流になっています。

（3）カラースクリーンや携帯電話機能の利用は増え続けています。携帯電話を小型化するためには、バッテリーの削減と間伐が最も効果的な方法です。 4mm以下のバッテリーの厚さは、薄い携帯電話構成の主流の傾向になっています。コストパフォーマンスの面では、これはポリマーの専門です。不規則な形状、曲線、曲面のデザインで携帯電話が残した有効空間は不規則な形状になります。液体の長方形の形状は、スペースを効率的に利用せず、容量が小さいため、積層ポリマーは、このような不規則なスペースを最も効率的に利用して容量を拡大することができます。最近、TCL Jinneng Companyによって導入された円弧型バッテリー、台形バッテリー、およびバックパックバッテリーは、対応する仕様の液体バッテリーと比較して、携帯電話の容量を20％以上増やすことができます。ますます多くの携帯電話が機能しており、その結果、ますます多くの電力消費が発生しています。それに応じてバッテリー容量を増やす必要があります。ポリマー電池には、電池の厚さを増やさずに大きな利点があります。同様に、ノートブックコンピュータ、Bluetoothヘッドセット、PHS電話、モバイルDVDなどのアプライアンスは、すべて液晶ディスプレイを搭載したモバイルおよびポータブルの方向に進んでおり、機能が増加し、LCD画面は絶えず増加しています。これらは、ポリマーリチウムイオン電池にいくつかの機会を提供します。

高分子リチウムイオン電池は、2年以上にわたって世界で成熟し、商品化されてきました。販売台数は急増しているものの、市場シェアは10％程度であり、液体リチウム電池の市場シェアの90％に匹敵するものです。さまざまな理由から、市場に出回っているポリマーの価格は、一般に液体リチウム電池の価格よりも高くなっています。しかし、携帯電話の競争モードは静かに変化しているため、特に携帯電話用のポリマー電池（4mmなど）の設計値は、携帯電話やモバイルDVDなどの設計者によってますます認識されています。ポリマーメーカーは、ポリマーの時代が来ると今でも確信しています。 [6]

F.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、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携帯電話は、主に使用されているポリマー電池です。

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、国内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、国際との統合の携帯電話レベルの待機時間を延長します。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、バッテリー容量をアップグレードできるものもあります。

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。

不利益

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。

G.パフォーマンス研究

ポリマーリチウムイオン電池の骨格材料としてのホモポリマーポリフッ化ビニリデン（PVdF）、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロピレン二元共重合体（PVdF-HFP）の特性を比較しました。研究結果は、PVdFをポリマーリチウムイオン電池のフレームワーク材料として使用して、適切な技術的手段によってPVdF-HFPコポリマーよりも優れた性能を得ることができることを示しています。

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