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锂离子电池和锂聚合物电池哪个更佳?

锂聚合物电池并不是彻底取代了锂离子电池的“最终解决方案”,而是为了满足轻薄化、异形空间以及安全保障的需求而进行的一种改进形式。两者都属于钴酸锂或者三元材料作为正极、石墨作为负极、利用锂离子嵌入和脱出来实现充电和放电的过程,不同之处在于它们所使用的电解质不同

锂聚合物电池并不是彻底取代了锂离子电池的“最终解决方案”,而是为了满足轻薄化、异形空间以及安全保障的需求而进行的一种改进形式。两者都属于钴酸锂或者三元材料作为正极、石墨作为负极、利用锂离子嵌入和脱出来实现充电和放电的过程,不同之处在于它们所使用的电解质不同——前者的电解质为固态或凝胶状的聚合物,用铝塑软包装装起来,而后者的则是液体有机电解质,并且使用的是金属硬壳。因此聚合物电池在厚度控制方面可以做到最薄(只有0.5毫米),重量减轻大约百分之十左右,在形状适应性上也很好,比如曲面屏手机、TWS耳机腔体等等;而在针刺热失控反应上也有更好的表现;但是由于聚合物电池没有成熟的大规模生产线以及较低的成本控制能力,在笔记本电脑电源、移动电源等对体积宽容度要求不高的地方仍然无法完全替代液态锂离子电池。所以选择的本质就是一种权衡取舍的过程,并不是一代又一代地被取代。

锂离子电池和锂聚合物电池哪个更佳?

根据设备的需求来选择合适的电池类型

如果产品的设计要求非常轻薄或者空间异形化,比如折叠屏手机的铰链部分、超窄边框平板电脑侧面缝隙、真无线立体声耳塞的曲面腔室等部位,则需要使用锂聚合物电池。它的铝塑膜软包结构可以被压缩到只有0.5mm厚,并且还可以裁切成各种形状如L型、U型甚至是带有镂空的部分,但是液态锂离子电池由于要有一个金属外壳来盛放电解液,所以最小厚度一般都在3mm以上,只能适应标准矩形或者圆柱形的空间。根据实际测量数据,在相同的1200mAh容量条件下,聚合物软包电池的质量是4.8g,而同规格的钢壳锂离子电池则达到5.3g——这对于整机减重超过10g的真无线立体声耳机来说,会直接造成佩戴舒适度和续航感觉上的差异。

第二步是根据成本以及量产成熟的程度来决定采用哪种技术路线

对于电源适配器、充电宝、笔记本电脑等体积宽松、年产百万以上的品类来说,液态锂电池依然是最合适的选项。比如18650圆柱型电芯的价格已经降到不到八块钱一个了,良品率达到九十九点二%,但是同容量的聚合物软包电芯价格一般都在十五到十八块之间,并且需要定制模具、调整加热焊接密封参数,小厂导入周期要拉长三到四天。IDC最新的供应链调查报告也显示,在全球移动电源市场上,液态锂电池仍然占据了百分之八十九左右的比例,主要原因就是它BMS兼容性强、换电标准化程度高,在用户更换第三方电芯的时候不需要再重新设置电量计算公式。

根据安全冗余级别来确定应用场景

对于容易造成身体伤害的产品如儿童电子产品和可穿戴设备等,在针刺实验中,92%的聚合物电芯只会出现鼓包以及慢速漏气的情况,但是同条件下的液体电芯会有37%的概率发生剧烈燃烧。但是两者都存在热失控温度大于150摄氏度的问题,所以高端智能手表虽然用的是聚合物电池也要加上两个NTC温度传感器以及过充电压阈值动态补偿算法来保证安全;即使是工业级别的手持设备即使采用了液体电池也能够通过灌封或者金属支架隔绝的方式来达到同样的防护效果。

第四点是根据长期使用的稳定程度来评价循环的表现

在恒温25℃、0.5C充放电条件下,优质的三元锂离子电芯经过500次循环之后容量保持率是84.3%,同类型的聚合物电芯则是82.7%。两者之间存在一定的差别是因为凝胶电解质在不断的膨胀和收缩的过程中容易发生微相分离从而引起界面电阻慢慢增大,在实际应用当中聚合物电池更容易出现所谓的“非故障性鼓包”,也就是外表上微微隆起但是仍然可以正常使用的情况,在这种情况下如果鼓包的高度超过了0.3毫米的话就应该及时地进行更换以防止铝塑膜因为过度受力而导致破裂;而对于液态电芯来说鼓包就意味着内部出现了短路现象,必须马上停止使用。

所以电池的选择实际上就是工程限制下的一种最佳方案,并不是简单的技术水平高低的问题。

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