鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：1145次 | 2019年09月09日
如何為移動設(shè)備選擇合適的鋰離子電池
在制作電池封裝時，大多數(shù)封裝制造商在選擇封裝內(nèi)使用的鋰離子電池類型時會遵循幾個關(guān)鍵原則。如果設(shè)計要求強(qiáng)調(diào)高性價比的供電，并且使用環(huán)境比較惡劣，或者封裝外形的所有尺寸都超過22毫米，那么圓柱形電池通常是理想的選擇。但是，如果設(shè)計要求強(qiáng)調(diào)很薄的厚度，需要定制或非常特殊的外形尺寸，或重量很輕的電池，那么鋰聚合物電池通常是更好的選擇。
鋰離子（Li-ion）電池有三種基本的外形尺寸：圓柱形，棱形（矩形磚塊狀）和扁平的鋰聚合物（LiPo）電池。最常用的鋰離子電池是圓柱形18650電池（圖1）。這種電池每個月產(chǎn)量達(dá)幾百萬個，被廣泛用于大多數(shù)筆記本電腦。
18650電池具有最低的每瓦時成本。“18指的是單位為毫米的電池直徑，“650代表長度為65毫米。鋰離子電池的圓柱（或棱形）材料層像蛋卷一樣卷在一起。圓柱（或棱形）鋰離子電池一般封裝在金屬罐內(nèi)。18650電池的典型容量從2200毫安時至3000毫安時不等。
棱形或磚狀電池通常性價比較高，而且尺寸種類繁多，高度可以從約4毫米至約12毫米不等。最常見的外形尺寸是50毫米長和34毫米寬。
采用薄聚合物層的鋰離子棱形電池可以封裝在金屬罐內(nèi)（圖2）。值得注意的是，棱形電池有一個壓力排泄孔，并且端子做在金屬罐上。聚合物電池上的正極和負(fù)極為突出于電池的極耳。棱形電池的典型容量范圍在1000毫安時到3000毫安時之間。
鋰聚合物電池有時也被稱為疊層電池，外形尺寸可以定制。這種電池可以做得非常薄或非常大，取決于實(shí)際的用途。鋰聚合物電池的主要優(yōu)點(diǎn)是有多變的外形尺寸。鋰聚合物電池可以封裝在柔軟的鋁箔層壓袋中，類似于“咖啡袋材料，僅0.1毫米厚，而圓柱或棱形電池使用的鋁或鋼罐厚度一般為0.25毫米至0.4毫米。
鋰聚合物電池通過在扁平三明治結(jié)構(gòu)中堆疊電極和電解液材料制作而成，而不是像其它圓柱或棱形電池那樣以蛋卷方式纏繞而成（圖3）。長度和寬度可以做得非常大。電池容量范圍從諸如藍(lán)牙耳機(jī)使用的小型電池的50毫安時到電動汽車電池用的10安時以上。
鋰電池的工作原理
在放電過程中鋰離子從負(fù)極移動到正極，充電時則從正極移動到負(fù)極。鋰離子電池的三個主要功能組件是陽極、陰極和電解液，每個組件都可以使用不同的材料。陰極材料通常是以下三種之一：分層氧化物（如氧化鋰鈷），基于聚陰離子的材料（如磷酸鋁鋰），尖晶石（如錳）。
圓柱和棱形鋰離子電池使用單獨(dú)的多孔聚合膜，通常是聚乙烯（PE）膜。這種膜位于電極之間。等到組裝好以后，再回填電解液。
鋰聚合物電池使用聚乙烯、聚丙烯（PP）或PP/PE隔離物。有些鋰聚合物電池使用包含電解液的聚合物凝膠，將它涂覆在電極表面。在封裝之前這種結(jié)構(gòu)可能先要進(jìn)行層壓處理。
鋰聚合物電池可以卷起來，或像紙牌一樣疊起來。鋰聚合物電池可以做得非常薄，最小可以做到約半個毫米。然而，這種極限封裝可能會浪費(fèi)很多空間，因此電池厚度一般在2毫米至6.5毫米之間。
電池的機(jī)械特性
人們可能會對鋰聚合物電池及其柔性封裝產(chǎn)生誤解。這種柔性封裝經(jīng)常誤導(dǎo)人們的認(rèn)識，因?yàn)殇嚲酆衔镫姵卦谘b入設(shè)備時應(yīng)保持平坦，在電池系統(tǒng)中安裝時甚至不能彎曲。
彎曲鋰聚合物電池會使陽極和陰極材料彼此靠近，可能導(dǎo)致意外的電鍍和短路，從而縮短電池循環(huán)使用次數(shù)，并產(chǎn)生潛在的安全風(fēng)險。聚合物電池上面的軟包裝很容易穿孔，也比金屬罐更容易膨脹。
與圓柱形電池相比，鋰聚合物電池具有較低的體積能量密度，這是因?yàn)閳A柱形電池具有特別強(qiáng)健的形狀，不會產(chǎn)生變形，因此可以使用非常高的電極密度。而且材料選擇也更加容易，因?yàn)閳A柱形電池產(chǎn)生的少量氣體對性能或形狀沒有影響。
對鋰聚合物電池來說情況就不是這樣了。不過能量密度方面的這種缺點(diǎn)可以通過封裝密度方面的優(yōu)點(diǎn)加以彌補(bǔ)。除了電池之間損失的空間外，圓柱形電池是固定尺寸的，大多數(shù)直徑是18毫米，因此在實(shí)際使用時無法利用上所有可用空間。
