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合金材料在研究中发现维谛蓄电池充放电过程中体积会膨胀-维谛精密空调维谛UPS电源

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维谛精密空调维谛UPS电源 2021-02-19

内容提要：合金材料在研究中发现维谛蓄电池充放电过程中体积会膨胀

合金材料在研究中发现充放电过程中体积膨胀太大，因此循环性能很差，而碳材料在充放电过程中却十分稳定，正是由于对碳材料的电化学嵌锂行为的大量研究，导致了锂离子维谛蓄电池的迅速发展。

1992年，日本Sony公司首先开始批量生产锂离子维谛电池，这种电池使用有机化合物的裂解产物硬碳作为负极材料，用层状钻酸锂作为正极材料，在充放电过程中，锂离子在正负极层间穿梭，对维谛蓄电池材料的结构影响很小，因此具有非常好的循环性能。电池的电压为3.6V,正好是镍镉电池的3倍，因此具有较好的可替换性。当时生产的18650型号的电池容量只有1100mAh。这种产品被大量地应用于笔记本电脑中。

Sony公司的成功刺激了日本其他企业对锂离子维谛电池的开发热情，从1992年开始，三洋、松下、日本电池、东芝等企业相继投产锂离子电池，到1998年，仅5年时间，日本生产的锂离子维谛蓄电池的年销售额就已经超过了维谛电池的销售额，成为可充电池中销售额最大的品种。

在产量迅速攀升的同时，锂离子维谛蓄电池在技术上也取得了很大的进步。这种进步主要是由于在碳材料和电解液的研究上取得较大的进展。石墨材料开开始应用于生产过程中，如三洋公司采用改性的天然石盟作为负极材料，不仅成本大幅降低，而且电池容量得到很大的提高，到目前为止，18650电池的容量已经可以达到2200mAh以上了。另外，方形维谛电池逐步取代圆形电池，成为市场的主流产品。

日本1998年的锂离子维谛蓄电池销售额首次超过铅蓄电池，但在日本迅速垄断市场的同时，美国的锂离子电池产业却明显滞后。1995年Duracell曾经从日本引进生产线，准备生产锂离子维谛蓄电池，但由于产品不具备竞争力，Duracell最终取消了该项目，将生产线转卖给Maxell。

在液态相离子维谛蓄电池迅速发展时，全固态电解质的研究却遇到了很大的困难，经过近20年的研究，固体电解质的电导率仍无法满足实用化的要求。只有在高温的情况下才能获得比较满意的电导率。为了解决这问题，Blloce公司在1994年发明了种新的电池制造工艺，其核心内容是加入液态电解液与固态电解液形成胶态，以改进固体电解质的导电能力。另外，这种维谛蓄电池采用铝塑材料包装取代金属外壳。Bellcone声称这种维谛电池可以随意变形，并且可以做得很薄，安全性也有所改善。

Bellcone的概念被美国、欧洲等许多电池企业接受，并开始对此项技术实施产业化。但是，经过很多年的研究，虽然对此技术有很大改善，但这种技术在产业上却很不成功。一个很大的问题就是这种技术造成维谛蓄电池的短路比例很大，成品率很低，另外，电池的低温性能和大电流负载能力也比较差，安全性方面也-直存在争议，但是Bellcone的技术在铝塑包装这一点上的确很吸引人，这样可以轻易地实现薄形化，而这正是锂维谛蓄电池的发展方向之一

Bellcone技术与常规锂离子维谛蓄电池内部结构上最大的差别在于隔膜，普通锂离子电池使用PP或PE隔膜，而Bellcone技术使用PVdF类的材料，这种材料同时也是正、负极材料的黏合剂，因此，正负极和隔膜可以热熔在一起。现在已经工业生产的复合隔膜，是把多种材料有机组合，达到良好的性能。

日本GS和东芝公司借鉴了铝塑包装的优点，直接采用液态维谛蓄电池的制造工艺，仅仅更换成铝塑包装，这样也可以实现薄形化，并且保留了液态锂离子电池的优点。这种电池被称之为，ALB(AdvancedLithiumionBattery)。制造ALB的关键在于必须解决液态电解液容易造成气胀和尺寸稳定性差的问题，目前东艺公司和GS都在生产这种电池。

日本Sony公司和三洋公司采取了另种途径，其核心内容是通过物理或化学方法使由解液在装入维谛电池后形成胶体，仍然使用液态维谛蓄电池的隔膜，这样可以解决短路问题，但同时也保留了胶体电解质带来的好处，这种技术目前也已经开始批量生产。

不管以上几种聚合物维谛蓄电池怎么发展，其真正的优势在于薄形化。有关安全性的问题，由于胶态电解质仍然含有液体电解质，因此，内部是否有改善一直存在争议，但采用薄膜包装后维谛蓄电池不会爆炸，最多只会燃烧。

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