锂聚合物电池的定义、特点及分类

    锂离子电池作为20 世纪中期发展起来的绿色能源，较于传统的铅酸、镉镍、氢镍等二次电池具有以下优势：高电压（工作电压大于3.6 V，高于铅酸蓄电池的2.0 V，氢镍、镉镍电池的1.2 V）、高比能量(体积比能量及质量比能量)、使用温度范围宽、长循环寿命、环保、无记忆效应、低自放电率以及可大电流充放电等优点[1]。通常所说的锂电池(LIB)，也就是所谓的锂离子电池，是一种由正电极(钴酸锂氧化物、锰酸锂氧化物、铁酸锂氧化物、磷酸铁锂氧化物等)、负电极(石墨、软碳、硬碳等)、电解质、聚合物隔离膜以及保护电路组成的可充电电池。在实际应用中，小至手机、MP3/MP4 等的电源，大到电动车的电池组，考虑其优越的性能，锂离子电池将毋庸置疑地成为最明智的选择。

    实际上，锂离子电池是一种锂离子浓度差电池，在正负电极上是能可逆地嵌入和脱出锂离子的两种化合物。在释放电能时，Li+ 在负极脱嵌，流经电解质嵌入到正极，使正极处于高锂态。反之，Li+ 在正极脱嵌通过电解质嵌入到负极，正极处于低锂态。正是因为在这样的过程中，锂离子在正负极两端循环移动，故而锂离子电池有“摇椅式电池[2]”之称。在充放电正常时，层间结构的碳材料和层状结构氧化物的层间会有锂离子嵌入和脱出，通常只引起层间间距变化，晶体结构不会受到破坏，负极材料的化学结构也基本不变。鉴于其充放电的可逆性，锂离子电池的反应是锂想的可逆反应[3]，这可以说是锂离子电池又一大特色。

1. 锂聚合物电池的定义

    一般的电池的三要素：正极、负极与电解质。所谓的锂聚合物电池是指在三要素中至少有一个或一个以上采用高分子材料的电池系统。在目前的锂聚合物电池系统中，高分子材料
大多数被用在了正极和电解质上。正极材料使用的是导电高分子聚合物或一般锂离子电池所使用的无机化合物，负极常应用锂金属或锂碳层间化合物，电解质是采用固态或者胶态
高分子电解质，或者有机电解液。由于锂聚合物中没有多余的电解液，因此它更可靠更稳定。

2. 锂聚合物电池的特点

    锂聚合物电池(Li-polymer,又称之为高分子锂离子电池)，具有比能量高、小型化、超薄化、轻量化和安全性高等多种优势。基于这样的优点，锂聚合物电池是可制成任何形状与容量
的电池，进而满足各种产品的需要；并且它采用铝塑包装，内部出现问题可立即通过外包装表现出来，即便存在安全隐患，也不会爆炸，只会鼓胀。

    在聚合物电池中，电解质起着隔膜和电解液的双重功能:一方面像隔膜一样隔离开正负极材料，使电池内部不发生自放电及短路，另一方面又像电解液一样在正负极之间传导锂离子。聚合物电解质不仅具有良好的导电性，而且还具备高分子材料所特有的质量轻、弹性好、易成膜等特性，也顺应了化学电源质量轻、安全、高效、环保的发展趋势。

3. 锂聚合物电池的分类

    锂聚合物电池按电解质可分为三类：
(1)凝胶聚合物电解质[11]锂离子电池，它是在固体聚合物电解质中加入添加剂提高离子电导率，使电池可在常温下使用；
(2)固体聚合物电解质锂离子电池，电解质为聚合物与盐的混合物，在常温下的离子电导率低，适于高温使用；
(3)复合凝胶聚合物正极材料的锂离子电池，导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3 倍，是最新一代的锂离子电池。

    由于技术等各种原因，目前锂聚合物电池集中在小容量电池的小电流充放电特性研究上，对中大容量、中高功率的锂离子电池的充电保护电路并不成熟[20]，一旦解决了大容量的锂聚合物电池的充电、均衡和保护电路问题，那么聚合物锂电将会更好地应用于电动助力车上，因此加大对锂聚合物的研究有着重大的社会效益和经济效益，同时也存在着其它方面潜在的重大意义。