鋰離子電池是近十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型可充電電池，其比能量高，無(wú)記憶效應(yīng)，綠色環(huán)保，放電電壓是鎳鎘和鎳氫電池的3倍，因而一經(jīng)問(wèn)世就受到了人們的廣泛注意，發(fā)展非常迅速。目前只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，其中以日本的產(chǎn)業(yè)化工作做得最好。

我國(guó)是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化開發(fā)最早的發(fā)展中國(guó)家。經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，特別是在國(guó)家相關(guān)政策導(dǎo)向的積極推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)鋰離子電池取得了突飛猛進(jìn)的成績(jī)，產(chǎn)品的各種性能取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，鋰離子電池生產(chǎn)鏈日益完善，產(chǎn)業(yè)化程度日益提高，形成了與世界發(fā)達(dá)國(guó)家爭(zhēng)先的態(tài)勢(shì)。憑借豐富的自然資源和較低的勞動(dòng)力成本，中國(guó)鋰離子電池行業(yè)在國(guó)際性競(jìng)爭(zhēng)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

鋰離子電池?zé)o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(wú)污染，具備了當(dāng)前電池工業(yè)發(fā)展的三大優(yōu)勢(shì)，被人們稱之為“最有前途的化學(xué)電源”。

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。

軟包裝鋰離子電池的特點(diǎn)是綜合液態(tài)鋰離子電池的基本電化學(xué)性能以及聚合物鋰離子電池的外形包裝上獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，并采用與液態(tài)鋰離子電池相似的液體電解液作為鋰離子在正負(fù)極之間傳輸?shù)慕橘|(zhì)，而外形包裝上則采用多層塑料復(fù)合薄膜。

軟包裝鋰離子電池的突出優(yōu)點(diǎn)是其制作過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，成品率高，其目標(biāo)是取代聚合物鋰離子電池的市場(chǎng)，并和不銹鋼殼鋰離子電池形成競(jìng)爭(zhēng)之態(tài)。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(yàn)證軟包裝鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化的可能性。

1、實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)電池所采用的正極材料為鈷酸鋰，負(fù)極材料為人工球狀石墨。LiPF6/EC/DEC/DMC為電解液，其中LiPF6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(diǎn)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(shí)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×30mm×4．1mm。兩種電池的標(biāo)稱容量為500mA?h。

軟包裝鋰離子電池制作工藝過(guò)程中最為關(guān)鍵的技術(shù)是如何克服電池產(chǎn)生的氣漲問(wèn)題。電池的氣漲問(wèn)題一方面和電池密封是否良好有關(guān)，另一方面和電池化成方式相關(guān)。實(shí)驗(yàn)中采用改性聚丙稀材料作為正負(fù)極極耳與復(fù)合包裝膜之間的封口膠(一般金屬材料與鋁塑包裝膜內(nèi)層聚丙烯之間的粘結(jié)能力差)，很好地解決了電池的密封問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)中采用:預(yù)先充電方式以形成負(fù)極材料的保護(hù)膜，保護(hù)膜形成過(guò)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(guò)這種方式消除了由于化成方式帶來(lái)的電池氣漲問(wèn)題。

2、結(jié)果與討論

2．1倍率放電性能

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(fù)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(duì)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(fù)極極片的內(nèi)部卷繞電芯相接觸，在極低電位下(滿充電時(shí)約0．05mVvs。Li)可能帶來(lái)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(wèn)題，因而通常采用最外層為負(fù)極極片的內(nèi)部卷繞電芯。從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2．2高低溫性能

電池在測(cè)試開始前經(jīng)過(guò)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45℃、低溫-10℃的放電容量達(dá)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-10℃的放電容量達(dá)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

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(chǔ)存性能、自放電性能和各種安全性能的測(cè)試已經(jīng)完成，產(chǎn)品基本達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范GB/T18287—2000》測(cè)試的要求。軟包裝鋰離子產(chǎn)品目前正接受市場(chǎng)的考驗(yàn)，主要應(yīng)用在MP3、無(wú)線耳機(jī)、車載DVD等用途上?