软包锂离子电池用聚合物电解质技术进展

钻石的眼泪

2015/04/23

私聊

电化学综合讨论

软包锂离子电池具有重量轻，比容量高、安全性能好、内阻小、设计灵活等特点，数码消费产品轻薄化、多样化设计使得软包电池发展迅速，软包电池占中国锂电池市场的比例已经突破30%。但目前生产的软包电池绝大部分仍使用液态电解液，并不是真正的“聚合物电池”。
采用聚合物电解质替代液态电解液，可以有效提高极端情况下电池的安全性。聚合物电解质主要包括凝胶聚合物电解质（GPE）和全固态聚合物电解质（SPE）。
全固态型聚合物电解质是以聚合物基质作为电解质的溶剂，不含任何液态成分。全固态聚合物电解质由于常温离子电导率较低的问题一直没有解决，并且成本过高，国内领先的电芯厂如东莞新能源（ATL）也仍在研发阶段，市场尚未有商业化产品面世。
目前取得商业化应用的主要是凝胶聚合物电解质。凝胶聚合物电解质分两种：PVDF-HFP热压聚合工艺路线以及现场聚合工艺路线，目前国内电芯厂普遍采用PVDF-HFP热压聚合工艺（俗称“涂胶隔膜”）。凝胶聚合物电解质既有全固态聚合物电解质良好的安全性，又与有机溶剂电解液有相近的离子电导率，并且具有与电极材料间的反应活性低、质量轻、易成薄膜、黏弹性好等特点。
采用凝胶聚合物电解质的电池可制成各种形状，并具有耐压、耐冲击、生产成本低和易于加工使用等优势。相对国内，日韩企业对凝胶聚合物及固态电解质研发及技术储备更早，索尼、三井化学、三星SDI、LG化学等公司拥有相关凝胶聚合物电解质的技术及专利群。
国内领先的电解液供应商—广州天赐高新材料股份有限公司推出了适用于正极为钴酸锂、锰酸锂、三元材料软包电池的TC-E505#系列电解液和适用于正极为磷酸铁锂的TC-E506#系列电解液。
本系列电解液为传统电解液和聚合物组成的具有一定粘度的聚合物电解液，将电解液注入到电池中后，通过一定的化成工艺，可以将电池的极片与隔膜粘结在一起，电池中不存在液体电解液，全面提升电池的高低温性能、倍率性能、使用寿命和安全性能。