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锂聚合物电池和锂离子聚合物电池的区别

什么是聚合物锂离子电池呢? 

       聚合物锂离子电池(Li-ion-polymer)又称高分子锂电池,是一种化学性质的电池。电池包括有正极、负极与电解质三项要素。

1978年,M.B.Armand等人首次在电池和电子器件中可以应用固体电解质,此后,聚合物电池的开发和研究日渐活跃起来,并终于在1999年正式投入商业化生产。聚合物锂离子电池以高分子聚合物电解质取代传统的液态有机电解质而产生,可以理解成以固体聚合物电解质来代替传统的液体电解质电池, 这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。聚合物锂电池一般正极材料可分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料,负极为石墨,其工作原理和普通锂电池基本一致。由于锂电池的充放电过程实际上是Li+在两个电极之间来回嵌入和脱出的过程,故这种电池又称为“摇椅电池”(Rocking Chair Batteries,缩写为RCB)。



聚合物锂离子电池可分为三类:

(1)固体聚合物电解质锂离子电池。电解质为聚合物与盐的混合物,这种电池在常温下的离子电导率低,适于高温使用。

(2)凝胶聚合物电解质锂离子电池。即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂,从而提高离子电导率,使电池可在常温下使用。

(3)聚合物正极材料的锂离子电池。采用导电聚合物作为正极材料,其比能量是现有锂离子电池的3倍,是最新一代的锂离子电池。

锂离子电池三类主要正极材料的比较(从左至右):


      由此可见第三类材料是同类电池中最佳的选择。小米手机的电池采用的是第三类“聚合物正极材料的锂离子电池”简称“聚合物锂电池”。


聚合物锂离子电池和普通的锂电池有什么区别?

1. 聚合物锂离子电池无电池漏液问题并使用胶态的固体,其内部不含锂电池的液态电解液,大大增加安全性;

电池安全性举例对比图:(质量差异可能会影响到下面结果)


2. 聚合物锂离子电池越薄越好生产;以3.6V400mAh的容量为例,其厚度可薄至0.5mm;减小了电池的体积,重量;

3. 电池可设计成多种形状,聚合物锂离子电池最大可弯曲90°左右,使设计电池更加具有灵活性和适应性,以便最大化地优化其产品性能;

4. 聚合物锂离子电池具有更高能量密度,并可制成单颗高电压电池,容量也将比同样大小的锂离子电池高出一倍;锂电池的液态电解质仅能以数颗电池串联得到高电压,由于密度等关系,无法发挥电池的最大作用;

锂离子电池的能量密度图:


5. 长循环的聚合物锂离子电池,让工作温度范围、使用寿命与环保性能等方面都较锂电池有大幅度的提高。

锂离子电池图解:



小米手机所采用的聚合物锂离子电池的好处是?

       现今用户都希望电池容量越大越好,小米手机充分考虑到了用户体验问题,并采用使用条件较为宽松的聚合物锂离子电池,让充电方式更加自由、快捷。一直以来能源和环境就是人类进入21世纪必须面对的两个严峻问题,开发新能源和清洁可再生能源是今后世界经济中最具决定性影响的技术领域之一。聚合物锂电池满足了电源小型化、轻量化、长工作时间、长寿命、无记忆效应和对环境无公害等的要求。经过实验室极限试验得出的理论值,一块1930mah的小米手机电池最多可联网待机450小时,连续通话15小时,播放歌曲45小时,观看视频12小时,大型游戏6小时。但实验室理论值往往与现实使用情况略有偏差,为了向广大用户做到认真、负责和诚信,我们再次做了实际测试,并得到最终结果,就算最低保证值为1880mah的小米手机大容量聚合物锂离子电池可保证日常使用2天的时间。比一般手机锂电池电量多出50%还要多,而且固体材质和极高的密度使小米手机更为安全可靠。



日常怎样使用和维护聚合物锂电池?

      新聚合物锂离子电池都是有电的。聚合物锂离子电池要求半荷电以上状态运输及存储,如果收到的聚合物锂离子电池电量很低甚至没电,则说明电池存放时间较长或自放电过大。

      聚合物锂离子电池因为几乎没有记忆效应,所以在日常使用中可以随时充电,并对电池循环寿命影响也是有限的。

电池循环寿命:指的是电池全充全放次数。比如:电池经过N次充放电后,容量略有下降,N为循环寿命。但实际容量降到85%电池还是可以用的。即使电池尚有余电而提前充电,你也没有真正损失“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。

      例如循环寿命的国际标准数据要求如下:( DOD是放电深度Depth of discharge的英文缩写)

      循环寿命 (10%DOD):>1000次

      循环寿命 (100%DOD):>200次

      从列表可以看出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。

      对此国外的Battery University网站近日提出对电池的使用方法及寿命提出了新的结论。锂离子电池的最佳保养方式是轻度使用、快放快充。这与机械设备使用方法类似,用的频率越大、次数越多,电池的损耗就会越快。锂电池深度放电的程度越小,使用的时间越长,如果有可能的话,尽量避免手机提示电量不足时开始充电,无论什么情况都不要把电池的电量用完。电池只有在校准时,才有深放深充的必要。

      聚合物锂离子电池内保护电路是针对电池安全性的保护,对未达到危险界限的轻微过压、过流、长时间充电引起的过充完全不起作用。


不利因素:(一般环境下)

    1.经常使用万能充电器对电池是非常有害的。其优势是可以作为应急电源,但多为最简单的RC降压,RC构成微分电路导致电源输入波形,采用的是最简单的电源电路,其电源质量比较低劣。

    2.充放电程度过大会对电池会造成极大伤害。电池内部将产生副反应,活性物质减少,垃圾物质增多,容量下降,内阻增大,以至于不具备正常的充电和开机条件。严重过充直接破坏电池结构,导致电池报废。

    3.环境温度对电池寿命也有影响,过高或过低的温度都会对电池寿命形成损耗。


维护须知:(一般环境下)

1.按说明书照标准时间和方法充电。勿用非原厂普通座充,并特别要避免深夜充电(电网电压偏高);

2.用到自动关机的电池避免反复强行开机。关机后勿反复强行开机,可能会引发手机或电池保护,切断输出无法充电。

3.对锂离子电池要浅放浅充。

   

安全标准:

      聚合物锂电池是最安全的锂电池,由于没有坚硬的金属外壳封包,所以即便发生异常情况,只要符合国家标准,都不会发生爆炸。

  

安全标准条件:

①均要求采用双管以上(过压、过流、欠压等)全保护电路及安全电芯。电池电极即便短路也会被保护电路自动断开,输出电压为零,不会爆炸。

②即便把保护电路去掉,也就是即便保护电路失效,直接短路电芯,符合国家标准的正规电池,都是铝壳安全电芯,短路、穿刺引起的激烈释气反应导致电池内部压力提高到一定程度,排气阀门打开排气,也就不会爆炸。

③就算排气阀也失效了,柔软的铝壳也会因内部压力鼓胀,达到一定程度出现破裂口、发生泻气,也就不会发生爆炸。



       另外,也有一些争议的保养方式。比如放到冰箱里可以使电池重新复活,新买的手机前三次要持续充电12小时等。因为未被科学证实,故不放在此内容中讨论。

http://bbs.xiaomi.cn/article-208-1.html
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