鋰離子電池無疑是當(dāng)今科技含量很高用途廣泛的新一代電池．它體積比能量和質(zhì)量比能量高，可充且無污染，具備了當(dāng)前電池工業(yè)發(fā)展的三大優(yōu)勢，被人們稱之為“最有前途的化學(xué)電源”．

　　不銹鋼殼鋰離子電池、聚合物鋰離子電池和軟包裝鋰離子電池三種不同技術(shù)的比較如表1所列．本文研究了軟包裝鋰離子電池的各種電化學(xué)性能以及與不銹鋼外殼鋰離子電池相互之間的區(qū)別等內(nèi)容，以驗證軟包裝鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化的可能性。

　　軟包裝鋰離子電池性能研究

　　1、實驗

　　實驗電池所采用的正極材料為鈷酸鋰，負極材料為人工球狀石墨．LiPF／EC／DEC／DMC為電解液，其中LiPF為導(dǎo)電鹽，EC（碳酸乙烯酯）／DEC（碳酸二乙酯）／DMC（碳酸二甲酯）為復(fù)合溶劑．電池的外包裝為復(fù)合鋁塑膜，其結(jié)構(gòu)為PET（聚酯）／膠／Al／膠／PP（聚丙烯）五層．電池極耳封口膠是改性的聚烯烴材料。

　　電池制作工藝包括配料、混料、涂覆、碾壓、分切、點焊、卷繞、封口、化成、除氣和分容等工序．按照相似工藝條件同時制作了不銹鋼外殼的鋰離子電池．軟包裝鋰離子電池和不銹鋼外殼鋰離子電池的尺寸都為48mm&TImes;30mm&TImes;4．1mm．兩種電池的標(biāo)稱容量為500mA·h。

　　實驗中采用預(yù)先充電方式以形成負極材料的保護膜，保護膜形成過程中將產(chǎn)生一部分氣體，然后真空除掉所產(chǎn)生的氣體，通過這種方式消除了由于化成方式帶來的電池氣漲問題．

　　2、結(jié)果與討論

　　2．1倍率放電性能

　　圖1是兩種鋰離子電池的倍率放電曲線圖，其中C為電池容量，為電壓，電池在測試開始前經(jīng)過1C（500mA）電流充電至4．2V，并在此電壓下繼續(xù)恒壓充電2h，之后靜置2h．

　　圖1a給出了軟包裝鋰離子電池在0．5C（250mA）、1C（500mA）和2C（1000mA）3個放電倍率下電池容量與電壓的關(guān)系曲線，在2C電流放電下軟包裝鋰離子電池能夠放出0．5C下容量的91．7％，表明電池具有良好的大電流放電能力．圖1b給出的是不銹鋼外殼鋰離子電池在0．5C、1C和2c3個放電倍率下的電池容量與電壓之間關(guān)系的曲線，同樣在2c電流放電下不銹鋼外殼鋰離子電池能夠放出0．5c下容量的92．2％．對于同樣的電池尺寸，軟包裝鋰離子電池的放電容量要比不銹鋼外殼鋰離子電池的放電容量高10％左右，這是由于兩種電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同所造成的．其原因如下：軟包裝鋰離子電池內(nèi)部卷繞后電芯的最外層為正極極片，不銹鋼殼電池內(nèi)部卷繞后電芯的最外層為負極極片，在結(jié)構(gòu)上，軟包裝鋰離子電池具有更多的正極材料敷料量，而鋰離子電池的放電容量是由正極決定的，因而軟包裝電池的容量相對比不銹鋼電池高．電池內(nèi)部電芯采取不同結(jié)構(gòu)，這和外殼所采用材料相關(guān)．軟包裝鋰離子電池外殼是采用中間層為Al箔隔離層的鋁塑包裝膜，如果和最外層為負極極片的內(nèi)部卷繞電芯相接觸，在極低電位下（滿充電時約0．05mVVS．Li）可能帶來軟包裝的Al箔隔離層的溶解，造成電池失效．如果不銹鋼殼電池采用最外層為正極極片的內(nèi)部卷繞電芯，則存在正極極片上的極耳（通常為Al帶材）與不銹鋼外殼焊接問題，因而通常采用最外層為負極極片的內(nèi)部卷繞電芯．從結(jié)構(gòu)上來說，軟包裝鋰離子電池在容量方面比不銹鋼外殼鋰離子電池有競爭優(yōu)勢。

　　2．2高低溫性能

　　圖2是兩種鋰離子電池的高低溫放電曲線，測試過程是在高低溫試驗箱中進行的．電池在測試開始前經(jīng)過1C電流充電至4．2V，并在此電壓下繼續(xù)恒壓充電2h，之后靜置2h．

　　由圖可見，軟包裝鋰離子電池在高溫45cc、低溫一10℃的放電容量達到了電池在常溫25℃下容量的102．8％和87．8％，電池具有良好的高低溫性能．而不銹鋼外殼的鋰離子電池的高低溫性能，其在高溫45℃、低溫一1O℃的放電容量達到了電池在常溫25℃下容量的103．2％和93．4％．由圖可知，軟包裝鋰離子電池在低溫下的放電容量保持率接近不銹鋼外殼鋰離子電池的低溫下的容量保持率。

　　2．3循環(huán)穩(wěn)定性

　　圖3是兩種鋰離子電池的循環(huán)性能比較圖，其中凡為循環(huán)次數(shù)，c為電池容量，電池充放電循環(huán)制度為1CmA充電至4．2V，并在此電壓下恒壓充電2h后靜置10rain，然后1CmA放電至3．0V．電池經(jīng)過300次循環(huán)以后，軟包裝鋰離子電池的放電容量保持在初始容量的90．6％左右，而不銹鋼殼鋰離子電池的放電容量則保持在初始容量的91．3％．由圖可知，以鋁塑復(fù)合膜包裝外殼取代常規(guī)金屬外殼所制作的鋰離子電池，在循環(huán)穩(wěn)定性能方面是良好的．鋁塑復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)、材料以及極耳密封膠的性能，可完全隔離開電池內(nèi)部和外界環(huán)境的相互反應(yīng)，鋁塑復(fù)合膜可完成類似于金屬外殼所具有的良好密封功能。

　　軟包裝鋰離子電池其它性能如儲存性能、自放電性能和各種安全性能的測試已經(jīng)完成，產(chǎn)品基本達到國家標(biāo)準《蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范GB／T18287-2000）測試的要求．軟包裝鋰離子產(chǎn)品目前正接受市場的考驗，主要應(yīng)用在MP3、無線耳機、車載DVD等用途上。

　　3、結(jié)語

　　對軟包裝鋰離子電池的電化學(xué)性能，如倍率放電能力、高低溫放電能力和電池循環(huán)穩(wěn)定性等方面的研究表明，軟包裝鋰離子電池具有非常高的應(yīng)用價值．它既不同于一般金屬外殼鋰離子電池，也不同于聚合物鋰離子電池，是一種新型鋰離子電池，這種電池具有重量比能量高、外形可塑性好和生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點，可望進行大規(guī)模生產(chǎn)。鋰離子電池技術(shù)目前常見有兩種：以金屬為外殼的液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池．液態(tài)鋰離子電池外殼一般為鋼外殼或鋁外殼，可塑性不及聚合物鋰離子電池．而聚合物鋰離子電池的制造工藝復(fù)雜，特別是成品率低使此電池產(chǎn)業(yè)化受到很大的限制．