NEC聚合物锂电池范文

聚合物锂电池 第1篇 聚有机二硫化物中的二硫键的氧化复原反响速率较慢、可逆性较差, 这个问题按捺了聚有机二硫化物作为锂电池正极资料的实践运用。遍及认为, 能够经过两种办法来改进: (l) 与导电聚合物 (聚苯胺、聚毗咯等) 组成复合资料。 (2) 将二硫键化学键合在导电聚合物主链上, 即二硫键与导电聚合物主链处在同一个分子中。 郭仕恒[1]组成了3-双亚甲基噻吩二硫化物及其聚合物, 二硫键的动力学可逆性也经过循环伏安法得到了研讨。电池循环5次后的平均比容量为230m Ah/g, 高于钴酸锂的2倍之多。资料的氧化峰与复原峰的电位距离为180m V, 氧化复原可逆性较好。郭仕恒一起指出微观聚3-双亚甲基噻吩二硫化物的电子情况是导致阳极失活和再活的首要要素, 过氧化导致环上π电子的丢失和聚合物结构的改动, 然后产生阳极失活和再活现象。 刘波澜[2]以邻二氯苄为质料, 组成了新式贮能物质邻二苄基二硫化物及其聚合物, 经过循环伏安法研讨了资料的电化学功用。效果表明, 邻二苄基二硫化物的氧化峰、复原峰电位别离在-0.65V和-1.9V, 相距1.3V;而聚合物的峰位别离在0.24V和-0.14V, 相距0.38V。刘波澜认为具有导电功用的聚合物主链对侧链的硫硫键的电解聚与电聚合进程能起到有用的电催化效果, 而且聚合物有很好的共轭效应, 导电才能较好, 是十分有运用价值的新式锂电池正极资料。 詹才茂等[3]组成了PABTP, 20次充放电循环后, 比容量为1500m Ah/g, 在77次循环后仍坚持800m Ah/g的高比容量, 充放电功率达85%。 2 蒽醌聚合物 醌类化合物广泛存在于自然界, 是一类天然有机化合物, 无毒、环保。醌类化合物中的C=O具有很好的电化学可逆性, 作为锂电池正极资料, 具有质料丰厚易得、理论比容量较高、结构规划性强等长处。 徐国祥[4]选用化学氧化办法组成了聚1, 5-二氨基蒽醌, 资料电导率达0.8S/cm, 在充放电进程中, 聚苯胺骨架与醌基团协同效果, 醌基团与Li+产生了电化学氧化复原反响, 聚苯胺导电骨架也比照能量和循环性做出贡献。资料初次放电容量到达221m Ah/g, 40次循环后容量坚持率为80%。 刘之菊等[5]组成了聚六硫蒽, 充放电比容量到达1236m Ah/g, 是理论比容量的3倍, 具体原因仍需求深化研讨。 赵磊[6]选用化学组成的办法组成了两种新式的有机正极资料, 5-氨基-2, 3-二氢-1, 4-二羟基蒽醌和5-氨基-1, 4-二羟基蒽醌。首放容量别离为68m Ah/g和185m Ah/g, 50次循环后容量别离为38m Ah/g和93m Ah/g。赵磊认为电子云密度和共轭体系的增加有助于前进资料的电化学功用, 而对电化学功用起决议效果的是共轭体系的巨细。经过聚合构成大分子来削减溶解, 以前进资料的比容量及循环稳定性正在被深化研讨。 3 结束语 锂电池是电池研讨的热门, 是电池开展的首要趋势。现在, 正极资料是影响锂电池运用的首要瓶颈, 更多更优胜的锂电池正极资料急待开展。广阔研讨者需求进一步深化探究, 包含完善其各项电化学功用、前进稳定性及安全性、下降出产本钱、使其完结工业化等问题。信任以创新的结构规划理念, 更有价值、运用面更广的锂电池正极资料会层出不穷。 参考文献 [1]郭仕恒, 翁国明, 刘波澜, 等.新式锂电池正极资料聚有机二硫化物的研讨[J].广州大学学报 (自然科学版) , 2010 (9) :83-87.[1]郭仕恒, 翁国明, 刘波澜, 等.新式锂电池正极资料聚有机二硫化物的研讨[J].广州大学学报 (自然科学版) , 2010 (9) :83-87. [2]刘波澜, 刘新彪, 苏育志.聚邻二苄基二硫化物的组成及其功用研讨[J].资料导报, 2011, 22:60-62.[2]刘波澜, 刘新彪, 苏育志.聚邻二苄基二硫化物的组成及其功用研讨[J].资料导报, 2011, 22:60-62. [3]Zhan C M, et al.J of Power Sou ces[J], 2007, (168) :278-281.[3]Zhan C M, et al.J of Power Sou ces[J], 2007, (168) :278-281. [4]徐国祥, 其鲁, 闻雷, 等.聚1, 5二氨基蒽醌二次锂电池正极资料研讨[J].高分子学报, 2006 (6) :795-799.[4]徐国祥, 其鲁, 闻雷, 等.聚1, 5二氨基蒽醌二次锂电池正极资料研讨[J].高分子学报, 2006 (6) :795-799. [5]刘之菊, 孔令波, 周运鸿, 等.我国资料科技与设备[J], 2007 (1) :83-91.[5]刘之菊, 孔令波, 周运鸿, 等.我国资料科技与设备[J], 2007 (1) :83-91. 聚合物锂电池 第2篇 【要害词】高分子聚合物;太阳能电池;电解质;运用 习惯经济开展的趋势，各种新式动力层出不穷。太阳能是现在开展较被看好的朝阳动力，太阳能电池是太阳能在动力供应工业中的运用较好的动力运用新办法。但由于科学技能的约束，现阶段我国的太阳能电池的开展面对着一些新问题，需求得到及时高效的处理。 一、高分子聚合物在太阳能电池电解质中运用的简要概述 （一）高分子聚合物简介。高分子聚合物在太阳能电池电解质中的运用首要是以凝胶剂的办法存在。高分子聚合物凝胶剂从外表上看是液体，但实践上是一种固态物质，是一种介于固态和液态之间的准固态物质，无固定形状、无活动性。该物质是一种长链状结构，运用于太阳能电池电解质中时，稳定性较高，不受时刻和温度的影响，能有用避免电池受高温易爆破的缺点。高分子聚合物在太阳能电池电解质中有两种运用途径，第一种途径是将高分子聚合物凝胶剂注入到呈液态的电池电解质中，以扩展交联面的办法前进电池的导电率和机械制动功用。第二种途径与第一种途径相反，是将高分子聚合物制成膜状物质，而后将电解质注入至膜中，完结高分子聚合物在太阳能电池电解质中存在与制作。高分子聚合物在太阳能电池电解质中的运用，首要是为处理电解质易蒸发、封闭困难、电流不稳定的问题。现在在太阳能电池电解质中的运用较广的高分子聚合物有以下几种：聚氧化乙烯（PEO）、聚乙烯吡啶、聚丙烯腈（PAN）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和六氟丙烯的共聚物P（VDF-HFP）等等。 （二）高分子聚合物在太阳能电池电解质中运用的原理。高分子聚合物在太阳能电池电解质中运用的原理以光生载流子理论解说作为大都无机太阳能电池理论根底，以半导体的能带理论为基准，其载流子的产生进程相对较为简略，电池产生的电子首要是经过吸收能量，这种能量首要来源于一种高于禁带宽度的光子，太阳能电池的电流便是来源于这些自由载流子的输运，便能蓄电运用。在生成的进程中，假如在内部建设电场，将愈加有利于太阳能电池光生载流子的吸收，电池运用寿命将更久。有机太阳能电池的制作资料首要是由施主资料（P）型和受主资料（N）型所组成，这两种资料都是无极半导体的部分结构，用于制作太阳能电池，能用无机太阳能的理论部分解说有机太阳能电池的物理机理。而且这种资料在太阳光照射下，能将资猜中的光生电子供给搬运受体，在外界激光态间的电荷搬运效果下，给体中的光生电子能与受体之间直接产生搬运，受体的光生空穴同样也能快速的搬运，即超快的电转进程，完结有用的电阻，完结电池载流子的生成。 二、高分子聚合物在太阳能电池电解质中运用存在问题与处理办法 （一）高分子聚合物在太阳能电池电解质中运用存在问题与原因剖析。与传统的液态电解质比较，运用高分子化合物凝胶剂作为太阳能电池电解质的进程中，电池电解质的光电流、光电压及转化功率都低于液态电解质电池，这在必定程度上约束了这种本钱低价且原资料较易获得的新式动力电池的运用与开展。构成这些问题的原因首要有以下几个方面：第一，高分子聚合物凝胶剂掺入太阳能电池电解质之后，使得电解质黏度加强，不利于电解质的活动，电池载流子的生成功率下降，俗称电池的电导率下降。第二，由于传统的电解质都是以液态的办法存在着，高分子聚合物凝胶剂加入到太阳能电池的电解质之后，受电解质液态办法的影响，其黏度下降，逐渐变为液态存在，技能人员为下降该物质的蒸发性与不易封闭的问题，在其间增加了数种交联剂和增塑剂。这种增加办法虽然使电解质的形状产生了改动，处理了传统的蒸发和活动问题，可是交联剂和增塑剂对电解质中的彼此反响构成了必定程度上的隔绝，下降了电池继续放电的稳定性。第三，经过观察发现，高分子聚合物凝胶剂的网状结构使电解质的部分染料分子在开释能量后不能得到及时的复原，影响了电池的继续放电。 （二）处理高分子聚合物太阳能电池电解质存在问题的办法。处理高分子聚合物太阳能电池电解质存在问题的办法能够从两个方面着手，第一方面为改进高分子聚合物凝胶剂的功用，使其能更好地习惯太阳能电池电解质的运用与开展。第二方面为寻觅新的可替代动力。改进高分子聚合物凝胶剂功用的办法有：根据高分子聚合物凝胶剂在不同情况下的导电功用，将高分子聚合物制构成存在情况不同的形状，满意人们对太阳能电池的不同需求。如能够经过区分太阳能电池的运用规模到达将高分子聚合物制构成不同情况的意图。跟着新式动力的普及，太阳能电池在工业和高科技工业中的运用越来越广泛。此外，居民在日常生活中触摸到的太阳能的频率也逐渐增多。举个常见的比如，“太阳能热水器”。高分子聚合物太阳能在这些范畴的广泛运用使得经过考虑太阳能电池的具体运用用途研讨太阳能电池电解质的制构成为了可能。针对寻觅新的可替代动力，能够在太阳能电池电解质中增加多种高分子聚合物，下降电解质内部的结晶性，或者用新式的纳米资料用作高分子聚合物的替代动力的资料。 结束语 本文是对高分子聚合物在太阳能电池电解质中运用的讨论，文章经过对高分子聚合物的介绍和高分子聚合物在太阳能电池电解质中运用原理的简析，剖析了高分子聚合物在电解质中运用的问题并提出了相应的处理办法。期望本文提出的观点能为我国新式动力的开發做出贡献。 参考文献 [1]周娴，潘华锦，张莉等.高分子聚合物在太阳能电池电解质中的运用[J].现代化工，2010，30（3） [2]徐康平.高分子聚合物在太阳能电池中的运用探析[J].我国化工贸易，2013，（12） [3]王惟嘉，杨英，郭学益，田庆华.准固态聚合物电解质在染料敏化太阳能电池中的运用[J].化学通报，2011. 聚合物太阳能电池及资料概述 第3篇 1 聚合物太阳能电池作业原理 聚合物太阳能电池的根本作业原理与无机太阳能电池相似,概括的说是根据半导体异质结(p-n结)[2]或金属/半导体界面邻近的光生伏特效应(Photovoltaic Effect)。 具体进程为:在光照下,给体和受体分子被激发至各自的激发态,即电子从最高占有分子轨迹(HOMO)激发到最低未占有分子轨迹(LUMO),然后产生了电子-空穴对(激子)。然后,给体中的光生电子快速的搬运至受体,一起受体中的光生空穴快速的搬运至给体。这个搬运进程在几个皮秒内完结,然后有用地阻止了光激发元的发光复合,导致了高效的电荷别离。这样,在外场效果下,电子和空穴别离向阳极和阴极迁移,运动构成了光电流。 2 聚合物太阳能电池的功用参数 (1)短路电流(Isc): 即当太阳能电池两头产生短路时,构成的最大电流。短路电流受入射光强和内转化功率的影响,所以前进激子的有用别离和载流子的迁移率是前进短路电流的要害。 (2)开路电压(Voc): 即当电流为零时,两电极之间的电位差。一起,开路电压受资料的带隙所约束,关于有机体异质结太阳能电池而言,开路电压常以给体的HOMO能和受体的LUMO能之间的能级差来决议。 (3)填充因子(FF): FF是衡量太阳能电池输出特性的重要参数,表明光电池能够对外供给的最大输出功率的才能。其值可由式(1)得到,其间Vmax和Imax是最大输出功率Pmax时对应的电压和电流。 FF =(Vmax × Imax)/(Voc×Isc) (1) (4)光电转化功率(PCE): 指器材的最大输出功率Pmax与投射到其外表的太阳辐射功率之比(式(2))。 PCE=Pmax/Pin=Vmax×Imax/Pin=FF×Voc×Isc/Pin (2) 该参数是衡量电池质量的重要指标,其与电池的结构、组成电池的资料的性质、作业环境及温度等有关。 (5)外量子功率(EQE): 太阳能电池的电荷载流子数目与外部入射到太阳能电池外表的必定能量的光子数目之比。 E Q E = Ν e l e c t r o n s Ν p h o t o s × 1 0 0 % = 1 2 . 4 × Ι s c ( m A / c m 2 ) Ρ i n ( m W / c m 2 ) × λ ( n m ) ( 3 ) 式中Nelectrons为注入的光子数,Nphotos为取出的电子数。λ为入射光波长。要前进外量子功率,就有必要考虑改进光的吸收功率、前进激子的扩散功率以及增强载流子的搜集功率。 3 首要聚合办法 3.1 Pd催化缩合反响 它的突出特色是组成出具有确认结构顺序的重复单元,也是十分遍及的共轭高分子组成反响办法。所得聚合物的数均分子量在103～105g/mol之间。 3.1.1 Pd催化Heck反响 Heck偶联反响是一种新的聚合办法,其特色是能够将卤代芳基中的卤原子和双键上的H原子一起消除,产生偶联聚合,然后在主链上构成朴实的反式双键[3],产率较高。该种办法能够有用地操控分子的组成及结构,可是本钱较高。其反响式如图2,其间Pd(0)是Heck试剂。 3.1.2 Pd催化Stille反响 Stille反响是在钯的催化下,有机锡化合物和不同的有机亲电试剂产生巧合,生成碳碳键的新办法[4]。这种办法的反响条件比较温和,能够与很多官能团共存,而且空间挑选性强,反响产率也较高,副反响很少,可是有机锡化合物毒性太大。现在,这种反响常用来组成噻吩类聚合物。Stille反响的根本反响如式4所示。 R X + R ′ S n R 3 ˝ → [ Ρ d L n ] R - R ′ + X S nR″3 (4) 3.1.3 Pd催化Suzuki巧合反响 1981年,Suzuki等初次报导了在碳酸钠溶液中,以芳基硼酸和芳基卤化物在三苯基膦四络合钯(Pd(PPh3)4)催化下产生巧合反响生成联苯的进程,这类反响后来就被称为Suzuki巧合反响。其间的硼酸也能够用硼酸脂替代,其反响机理[5]如图3所示。 相关于其它类型的反响办法,Suzuki巧合反响具有以下长处:(1)由于有机硼试剂能与很多官能团共存,所以用Suzuki巧合反响适用规模较广,各种芳基硼酸及硼酸酯(芳基如苯基、噻吩基、吡啶基、吲哚基等各类杂环基团)都能够同卤代芳基产生反响,得到偶联产品;(2)由于反响自身有水的参加,所以这类反响的反响条件不太严苛,无需绝对除水;(3)这类反响的毒性小;(4)能够得到结构规整的替换共聚物。其间,在该反响中,碱是有必要的,而且反响摩尔数是反响物的两倍量。 3.2 Ni催化缩合反响(Yamamoto巧合反响) 1978年,Yamamoto等人提出了一种新的用Ni催化碳碳键,进行芳基间偶联的缩聚反响办法。其反响机理如图4所示。 这种办法的特色在于:对单体的纯度要求十分严厉,若有单替代的分子的存在,则分子链增加的反响就会立刻停止。 4 聚合物太阳能电池资料 4.1 电子给体资料 常见的电子给体资料首要有聚对苯撑乙烯类(PPV)、聚芴类(PF)、聚噻吩类(PT)等。 4.1.1 聚对苯撑乙烯(PPV)及其衍生物 聚对苯乙烯类电子给体资料具有易于组成、功用比较稳定等特色。现在常用的PPV资料首要有2-甲氧基-5-(2-己基己氧基)-1,4-对苯撑乙烯(MEH-PPV)和聚[2-甲氧基-5-(3’,7’-二甲基-辛氧基)]对苯撑乙烯(MDMO-PPV)(图5),该类资料具有较好溶解性和较强的吸收峰。 4.1.2 聚芴(PF)及其衍生物 聚芴及其衍生物具有较高的热和化学稳定性,并经过在9位上引进柔性烷基的办法,能够前进聚芴的溶解性,然后获得较好的薄膜。但通常进程下,聚芴具有较大的带隙,若经过偶联共聚的办法在主链中引进杂环、多芳环或芳杂环,则组成得到的窄带隙芴基共聚物的发射光谱在可见光规模内,然后使得该类资料在聚合物太阳能电池方面有了很大的运用。因而,聚芴类聚合物资料是近十年来研讨的较为深化和广泛的共轭聚合物之一,如聚合物PFODBT[6]、PFODTTP[7]、APFO-Green2[8]等(图6)。 4.1.3 聚噻吩(PT)及其衍生物 聚噻吩化合物具有相似芳香环的结构,且环境稳定性好、具有杰出的溶解性、成膜性好、具有很高的迁移率和光谱呼应等特色,是做光伏电池的抱负资料。而且可经过简略的主链上的替代反响来润饰聚合物改动其功用,使其带隙下降,然后得到与太阳光谱相匹配的窄带隙聚合物。现在研讨最广的是不同替代基的噻吩以及并噻吩基聚合物,如聚3-己基噻吩(P3HT)[9]、PTPTB[10]、PDDBT[11]、PDDTT[12]等(图7)。 除以上几种聚合物外,聚吡咯(PPy)[13]、聚苯胺[14]等共轭聚合物作为电子给体资料的研讨也较为广泛。但由于该类聚合物的共轭功用和电荷传输的功用较差,因而得到的太阳能光伏器材的能量转化功率较低。 4.2 电子受体资料 富勒烯衍生物是现在研讨最多的电子受体资料。原因在于富勒烯分子为π电子共轭体系,具有较高的外表能,易吸收电子,且从激子中产生的电子可在富勒烯网络结构中传输。可是,未加润饰的富勒烯分子的溶解性较差、易聚集,成膜性较差。因而,为前进其溶解性,一般选用在富勒烯分子上接枝的办法。最常见的是[6,6]-PCBM。经过增加聚合物薄膜中富勒烯组分的份额的办法,然后前进太阳能电池的转化功率。 别的,C70和C60一样,也可与共轭聚合物(如聚对苯撑乙烯衍生物、聚噻吩衍生物等)共混构成电池的活性层,因而也是很好的电子受体资料。 5 聚合物太阳能电池的研讨进展 有机太阳能电池的研讨始于1959年。但重大的突破是1986年邓青云博士报导的以酞菁酮(CuPc)衍生物作为p型资料,苝酰亚胺(PTCBI)作为n型半导体制成的双层异质结结构太阳能电池器材[15],其光电转化功率约为1%。这是初次将电子给体(p型)和电子受体(n型)有机双层异质结的概念引进,并表明光致激子在异质结外表的光诱导解离导致了较高的光电转化功率。当人们认识到给体-受体(donor-acceptor)界面能够使有机资猜中的光生激子有用别离之后,科学家们对资料和器材的结构进行了很多的研讨和探究,挑选适宜的给体-受体异质结资料进行组合,然后来前进光伏器材的转化功率。 根据上述研讨及共轭聚合物诸多方面的长处,聚合物太阳能电池的研讨得到了敏捷的开展。1994年,俞刚等以MEH-PPV为电子给体,C60衍生物PCBM为电子受体,制成了具有必定份额的MEH-PPV/PCBM共混膜三明治结构的聚合物太阳能电池器材[16]。其间电子给体相和电子受体相各自构成网络状连续相(bi-continuous network),光诱导所产生的电子与空穴可别离在各自的体系中运输,并在相应的电极上被搜集。因而光生载流子在到达相应的电极前被重新复合的几率大为下降,得到的光量子功率是纯MEH-PPV的103到104倍。一起,太阳能电池器材MEH-PPV/PCBM的能量转化功率到达了3%。 2002年,Brabec等报导了一种窄带隙芳杂环的替换共聚物[10](PTPTB,Eg=-1.77eV),根据PTPTB/PCBM的聚合物太阳能电池器材的功率到达了1%,光谱呼应为750nm。2004年Zhou等报导的聚合物PFO-DBT35太阳能电池器材获得了2.2%左右的光电转化功率[6]。2005年,Zhang等报导的窄带隙共轭聚合物PAFO-Green2,光谱吸收到达了850nm,能量转化功率为0.9%[8]。最近,华南理工大学光电资料与器材研讨所的曹镛研讨小组报导了一系列在可见光区和近红外光区有较好光谱呼应的共轭聚合物资料。其间,Y. Xia等用聚合物PFO-DTTP30和PC61BM作为光学活性层所制备的太阳能电池器材[7],光电转化功率约为0.83%,光谱呼应在740nm;2,5-双(三丁基锡基)噻吩别离和4,7-双(5-溴-(3-癸基噻吩)-2-基)-2,1,3-苯并噻二唑、5,7-双(5-溴-4-癸基噻吩-2-基)-噻并[3,4-b]噻二唑反响的共轭聚合物PDDBT[11]和PDDTT[12],以PDDBT、PDDTT别离作为电子给体资料、PCBM作为电子受体资料的光伏器材,光谱呼应相应到达了880nm和1100nm。迄今为止,PDDTT资料的光谱呼应是聚合物光伏器材所到达的最长的呼应波长。 总归,在过去的几十年里,人类投入了巨大的精力来研讨聚合物太阳能电池。研讨显现聚合物太阳能电池的光电转化功率已到了6%[17]左右,但相关于无机太阳能电池来说,仍是较低。因而,科研作业者们经过制备新的资料、优化资料结构以及完善理论等方面,正朝着与太阳光谱匹配的光谱呼应、较高光电转化功率、较好稳定性的聚合物太阳能电池资料的目标前进。 6 展 望 虽然聚合物太阳能电池的光电转化功率现已到达了6%左右,可是与老练的无机太阳能电池比较,聚合物太阳能电池的光谱匹配、光电功用及稳定性方面还较低。因而,要想获得光谱呼应和光电转化功率较好的聚合物太阳能电池需从以下几点着手:(1)构成聚合物资料的单体具有较大的刚性结构,且易经过烷基化等办法前进其溶解性;(2)在聚合物中引进窄带隙的共轭单元,然后增加共轭程度,下降带隙;(3)开发新的电子受体聚合物资料等。 摘要：近年来跟着对动力的极大需求,太阳能电池商场显现出了可观的开展前景。而聚合物太阳能电池资料根据其组成工艺简略、易加工、易成膜及电池制作便利等长处,引起了广阔学者的广泛关注。本文首要对聚合物太阳能电池及资料,以及聚合物太阳能电池原理和聚合办法进行了阐述,并对太阳能电池光电转化功率及相关资料的开展进行了展望。 锂聚合物蓄电池SOC预算办法探究 第4篇 要害词：荷电情况,电池办理体系,SOC算法 一、SOC预算办法 1. 数学模型 SOC数学预算模型是以电池内部产生的物理化学反响为根底, 列出相应的热力学和动力学方程, 并根据经历参数, 经过对方程的简化与求解得到预算参数的办法。根据数学模型的办法树立的SOC预算模型大致能够分为:一维模型、二维模型、三维模型和考虑电池热效应的复合模型。对所树立模型的求解与剖析, 即可对电池的荷电情况等参数做出检测。不只如此该模型还能够对电池的规划和改进供给了理论根底。但SOC数学预算的表达式十分杂乱, 所以模型的求解进程将会是十分繁琐, 其次由于模型首要是根据电池内部的电化学反响, 运算中需求很多的经历参数与假设条件, 所以模型的精度也会遭到影响。因而, SOC数学预算模型适用于抱负简略的电池荷电情况的核算, 关于实践作业情况的电池荷电情况就有必定的局限性。 2. 安时开路电压法 该办法是结合安时积分法和开路电压法相结合的办法来预算SOC。该办法是在两种办法的有点与劣势的根底上进行优势互补得出的。 设电池荷电情况为SOC, 电池初始荷电情况为SOC0。SOC是在某稳定温度下以标称的恒流放电IB时电池所放出的标称容量BQ所确认的。由于电池在运用中存在不行康复的容量改动, 所以这儿考虑了不行康复的容量的影响, 并对效果进行批改。 其间, SOC0为初始电池的剩下容量, CB为电池以标定的电流IB为恒流放电所具有的容量, 1K为电池不行康复性容量影响系数。 电池开端放电时能够运用开路电压法测的电池的初始剩下容量SOC0。关于铅酸电池而言, 在其功用彻底稳定的时候, 其开路电压与剩下电量存在很显着的线性联系, 而且这种线性联系受环境温度以及蓄电池的老化要素影响很小。为: 其间, U k为电池开路电压, m, n为估量系数, 由试验得到。 跟着电池的放电即可运用安时积分法来预算SOC。即: 其间, K 2为温度批改系数, η为电池充放电率, I为放电电流。 在描述电池容量和放电电流联系时广泛运用的是Peukert方程: 其间, C, I, t别离为电池容量、电流和放电时刻, K, n为与电池有关的数值, 由式 (4) 可知放电功率为: 现在常用的温度批改系数公式为: 其间, BT别离为标准温度, T为设定温度。 综上式 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 所述可得安时开路电压法预算SOC模型为: 此计划在试验阶段要丈量的量有:充放电时刻, 稳定的充放电流, 开路电压, 温度。儿实践运用时要丈量的量有:开路电压U k, 动态电流I, 温度T。 3. 神经网络法 跟着核算机及网络的快速开展, 人工智能这一新兴学科得到了敏捷的开展和广泛的运用。人工智能是以核算机为根底, 经过模拟人脑的推理、规划、思考、学习等智能行为, 处理和处理杂乱问题的一种办法。 由于电池是一个较为杂乱的非线性体系, 所以树立一个精确预算SOC模型是较为困难的, 而神经网络具有非线性的根本特性, 其能精确的根据外部给出的鼓励做出相应的反响。因而神经网络适用于预算电池SOC。 预算电池SOC的神经网络体系一般是由输入层、中心层和输出层三层组成。输入和输出层神经元个数由实践问题的需求来确认, 一般为线性函数;中心层神经元个数取决于问题的杂乱程度和要求的精度。预算电池SOC的神经网络模型的输入量一般为电压、电流、温度、内阻。虽然神经网络适用于很多电池, 在树立适宜的神经网络模型具有很高的精度, 可是对练习办法与练习数据有着较高的要求, 否则会严重影响效果的精确性。 4. 卡尔曼滤波法 卡尔曼滤波法是对动力体系的情况作出最小方差意义上的最长处评。关于电池模型的一般数学办法为: 情况方成: 观测方程: 其间, X (k) 为情况向量, Y (k) 为观测向量, U (k) 为情况向量, W (k) 为随机搅扰向量, V (k) 为随机观测噪声向量。 在体系的输入情况向量U (k) 中, 通常是电池电流、温度、剩下容量和内阻等参数, 体系输出向量Y (k) 通常为电池的作业电压, 而电池SOC是在体系的情况量X (k) 中。终究的卡尔曼滤波算法由滤波核算方程和滤波器增益核算方程组成。 滤波核算方程: 滤波器增益核算方程: 其间, ˆX (k-1) 为前一拍滤波效果, ˆX (k k-1) 为前一拍ˆX (k-1) 情况变量的猜测值, ˆY (k) 为体系观丈量的猜测值, Y (k) 为体系观丈量的观测值, K (k) 为体系观丈量差错批改系数。P (k k-1) 和P (k) 的别离是情况变量猜测差错和滤波差错的方差阵, Q和R别离是噪声W (k) 和V (k) 的方差阵。滤波器增益K (k) 是观丈量Y (k) 在批改猜测值时所占的权重, 当情况变量的初始值差错大时, K (k) 也会大, 观丈量Y (k) 所占权重就较大, 此刻猜测值有较强的批改效果, 反之亦然。据此能够根据核算机进行编程完结卡尔曼滤波预算电池SOC。 二、结论 电池SOC预算是猜测电池的剩下能量, 其实无法直接测出的, 只能是经过直接的有电池的外特性得出, 其间包含电池电压, 电池电流, 电池内阻及电池温度来检测电池SOC的巨细。可是以上参数均受电池的寿命而遭到影响, 其间还有许多不确认要素, 所以在预算电池SOC的进程中应考虑到各种外界影响的批改。这些要素包含:温度, 自放电, 老化及电池的不均衡性等。 在不同的情况下对电池SOC预算的办法能够不相同, 也并不是必定会局限于上述的办法, 在最近的研讨中能够根据含糊逻辑办法来对电池SOC预算, 该办法同样是根据人工智能。 在对电池SOC预算的进程中若对精度要求很高, 能够考虑多种办法并行或结合的办法, 这样能够最大极限满意精度的要求。所以电池SOC预算仍是一个需求更深层次的研讨的, 传统办法之间的相结合与新办法的探究仿真致使终究的完结都要咱们支付更多的努力。 参考文献 [1]动力镍氢电池办理体系的研讨.张莹.天津大学.2007.01 聚合物锂电池 第5篇 跟着人类对动力需求的增加,动力问题成为当今社会面对的重要问题之一。由于传统化石动力的非可再生性以及人们对其运用构成很多环境污染,因而寻觅一种新式的动力成为科学研讨的热门。太阳能由于污染小以及取之不尽用之不竭等长处而成为未来最有期望的清洁动力,而直接将太阳辐射能转化为电能被认为是运用太阳能的最好办法之一。现在,无机太阳能电池已占有70%左右的太阳能电池商场,可是无机太阳能电池资料的制作本钱高、 加工工艺杂乱以及带着不便利和非柔耐性等缺点约束了其大规模运用。与无机太阳能电池比较,有机太阳能电池因具有资料来源广泛、质量轻、制备工艺简略、本钱低价及能制备大面积柔性器材等长处而成为太阳能电池新的开展方向。聚合物/富勒烯体系太阳能电池是近年来国内外研讨的前沿和热门,其能量转化功率可到达8.37%[1],但距实践运用还有必定距离。导致有机太阳能电池能量转化功率偏低的首要原因有: (1)有机资料的载流子迁移率比较低, 在传输进程中电子与空穴简略产生复合;(2)资料的吸收光谱与太阳光在陆地上的波长规模(可延伸到太阳光谱的近红外波段)不匹配,运用率偏低。传统的聚3-己基噻吩/富勒烯衍生物(P3HT/PCBM)体系存在电子能级匹配性欠好(P3HT的HOMO能级太高)的问题,导致器材的开路电压较低(0.6V左右),这约束了其能量转化功率的进一步前进,根据P3HT/PCBM体系的聚合物太阳能电池好像也现已到达最佳的器材功用。为进一步前进能量转化功率,需求研讨开发具有更好能级匹配的新资料。 受体资料根本上局限于富勒烯衍生物,而富勒烯衍生物在可见波段内对光的吸收较少。因而,为了前进聚合物太阳能电池对太阳光的吸收,作为电子给体资料应具备窄带隙、宽吸收等特色。现在,经过构筑电子给体单元与电子受体单元替换结构(D-A类型)的聚合物能够有用调理分子的能级来完结能级的调控[2]。从电子效应来看,供-吸电子单元替换相连,能够使该电子单元之间双(或叁)键的电子产生偏移,使单键具有更多的双(或叁)键特征,然后削减替换键长差,减小能隙。从分子轨迹理论来解说,如图1所示,聚合物的HOMO能级与LUMO能级的方位经过给体单元和受体单元的能级方位叠加时,能前进整个分子的最高电子占有轨迹(HOMO),而且下降最低电子未占有轨迹(LUMO),然后下降聚合物的能隙,能够挑选不同给受电子单体或对单体做不同化学润饰来调控共聚物的能带宽度与能级方位。 1 共轭聚合物给体光伏资料 具有高光伏功用的共轭聚合物给体资料首要有根据芴、咔唑、苯并双噻吩、环戊双噻吩为给体单元以及根据苯并噻二唑等含氮杂环为受体单元的D-A类型共轭聚合物,下面别离进行介绍。 1.1 根据芴单元的系列共聚物 芴单元具有较好的共平面性和空穴传输性,能显着前进共聚物的载流子迁移率。此外,这些共聚物具有较低的HOMO能级,器材可获得比较高的开路电压。根据芴单元的系列共聚物是近年来研讨最广泛的共轭聚合物之一。图2为一些根据芴单元的窄带隙共聚物分子的结构式,表1列出了这些共聚物的分子能级水平缓相关光伏功用数据。 单纯地将芴单元与强吸电子基团苯并噻二唑(BT)共聚,会导致聚合物的电子迁移率过高,然后影响聚合物中电子和空穴迁移率的平衡。为了前进聚合物的空穴迁移率,Wang等[3]在苯并噻二唑两头引进具有给电子才能的噻吩基团,组成了聚合物PFO-DBT、PFO-M2、PFO-M3,如图2所示。在噻吩3位上引进烷基侧链能够改进聚合物的溶解性,但烷基链过长(PFO-M2)则会产生空间位阻而不利于分子链间的堆积效应,器材成膜性较差,导致能量转化率偏低。Chen等[4]在芴单元上引进氰基联苯侧链得到了共聚物PFcbpDTBT,氰基联苯侧链的引进不只下降了聚合物的带隙,而且还能够构成聚合物的自组装,信任经过对器材制备工艺的进一步优化,还能够前进光伏电池的终究能量转化率。Wang等[5]将硅原子引进到芴单元中,组成了含硅共聚物PSiF-DBT,该聚合物具有较低的HOMO能级和高的空穴迁移率,在资料没有经过任何热处理的情况下,构建的光伏电池能量转化功率到达了5.4%。Jin等[6]在此根底上进一步在芴苯环上引进具有强给电子性的烷氧基得到了聚合物PSiFODBT,效果表明,烷氧基侧链的引进拓宽了聚合物的光吸收谱带,且改进了聚合物的溶解性。 喹喔啉及其衍生物是一类具有十分好的共平面性的多环结构分子,将喹喔啉及其衍生物引进共聚物中能够改进聚合物分子链间的π-π*堆积效应,有利于前进载流子迁移率。为此,Jo等[7]挑选喹喔啉衍生物与芴单体经过Suzuki耦合反响得到了窄带隙聚合物PFTQx。该聚合物的功用剖析表明,构建的光伏电池虽具有高的开路电压,但能量转化功率却并没有得到很大前进,这可能是由于大的共轭结构导致了分子链间彼此效果减弱使得资料不易成膜。因而,Zhang等[8]在PFTQx根底上进一步润饰组成了聚合物PFTTQx,将带有侧链的噻吩单元替代喹喔啉,必定程度上下降了分子的刚性,一起烷基链又确保了聚合物的溶解性,构建的光伏电池终究能量转化率效高达4.4%。 与常见的线性D-A共聚物不同,Huang等[9]组成了聚合物PFDCN和PFPDT,这两种聚合物引进了共轭侧链,构成了二维的共轭分子链然后增加了π-π*堆积面积,有利于前进光伏电池的能量转化功率,构建的光伏电池能量转化功率别离到达4.74%和4.37%。这种新式的二维共轭聚合物展现出了优胜的光伏特性,是一类十分有前途的新式光伏电子给体资料。 1.2 根据咔唑单元的系列共聚物 咔唑基团是中心含有吡咯环的三环结构,该结构使其具有很好的芳香性以及给电子性,因而具有好的空穴传输功用和优胜的化学稳定性。近些年来,根据咔唑单元的聚合物在光伏范畴体现出了杰出的功用,特别在根据2,7咔唑的聚合物中引进吸电子基团构筑的给受体结构占有了主导地位。图3为近年来报导的根据咔唑单元的窄带隙电子给体资料的结构示意图,表2列出了这些资料的分子能级水平缓相关光伏功用数据。 如图3所示,Qin等[10]组成了根据咔唑单元的聚合物HXS-1,苯并噻二唑上引进的烷氧基不只坚持了聚合物原有的共平面性,而且还平衡了聚合物空穴与电子的迁移率,在没有对器材做任何优化处理时,其能量转化率到达了5.4%。Kim等[11]用苯并咪唑替代苯并噻二唑组成了PCDTEHOCHBI,很好地改进了聚合物的溶解性,并下降了LUMO能级,光学带隙为1.65eV,由于聚合物的成膜性较差,能量转化功率比较低。苯并三唑是带3个氮原子的缺电子单元,比BT的吸电子才能更强。在苯并三唑的2号位接入烷基链不只能够改进聚合物的溶解性,而且避免了强吸电子苯并三唑引起聚合物过高的LUMO能级。Peng等[12]以咔唑与苯并三唑共聚组成了成膜性更好的PCDTBTz,与根据苯并噻二唑和咔唑的聚合物比较,其HOMO、LUMO能级均得到下降,低的HOMO能级使器材开路电压前进到了0.92eV。 为了研讨不同侧链对聚合物各种功用的影响,Wang等[13]规划组成了主链由咔唑-噻吩-喹喔啉-噻吩构成的聚合物EWC1、EWC3。咔唑单元氮原子上具有分支烷基链的EWC3改进了聚合物的溶解性,与PCBM共混后有较好的描摹,器材的能量转化率到达了3.7%。近年来一些报导的非线性D-π-A结构的共轭聚合物(EH-PCzDCN[14]、EH-PCzDTA[14])能量转化率超越了3.5%,是一种新式的聚合物给体光伏资料。 1.3 根据苯并二噻吩的系列共聚物 苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩(BDT)单元具有大的共轭平面结构,有利于聚合物分子主链的π-π*堆积,根据BDT的聚合物体现出了高的载流子迁移率及杰出的稳定性,器材均获得了比较高的能量转化功率,现在此类聚合物资料是最引人注意图。图4为近年来一些根据BDT单元的电子给体资料的分子结构示意图,表3列出了这些资料的分子能级和光伏功用数据。 Zhou等[15]在苯并噻二唑两头偶联两个噻吩并接入烷基链,并与BDT聚合得到PBnDTDBT,其能量转化功率到达了5.0%。他们进一步在原有的PBnDTDBT根底上经过在BT单元上引进F原子组成了PBDTDTFFBT,聚合物的HOMO、LUMO能级均有用地得到下降,能量转化功率前进到了7.2%。PPrice等[16]组成了根据苯并三唑与BDT单元的PBnDT-HTAZ,其能量转化功率为5.0%。他们同样在苯并三唑上引进F原子,组成了PBnDT-FTAZ,该聚合物具有很高的空穴迁移率,与PCBM能级能很好地匹配,能量转化功率到达了7.10%。Gu等[17]将4,7-二噻吩-5-基-2,1,3-苯并噻二唑单元第一次作为侧链与主链相连,组成了PTG1,桥连基团乙烯基能够增强主链的共平面性,一起也增加了共轭链的长度,避免了主链与侧链间的改变。 苯并噁二唑(Bo)比BT氧化才能强,引进Bo单元能够下降聚合物的HOMO能级,但只是引进Bo单元会使得聚合物分子量较小导致聚合物溶解性较差。因而,Jiang等[18]在Bo苯环上引进烷氧基来增加聚合物的分子量,组成的PBDTBO能量转化率可达5.7%。有报导说BDT单元的4、8号位上线性的烷氧基导致聚合物具有低的分子量和差的溶解性[19,20]。因而,Nie等[21]经过在BDT单元上引进分支的烷基链来增加聚合物的分子量,组成的聚合物PBO具有1.68eV的带隙,器材的能量转化率高达6.05%。 最近一些文献报导了一种新的二维共轭聚合物,如图4所示,以二噻吩-苯并噻二唑为受体单元在BDT单元上构成二维共轭。Hou等[22]报导了PBDTTBT,该聚合物具有较低的HOMO能级,4个烷基的引进确保了聚合物的溶解性,器材能量转化功率到达5.66%。Peng等[23]组成了PBDT-OBT、PBDT-FBT,BDT单元上强给电子性的噻吩基团确保了聚合物较低的HOMO能级,能量转化率均超越了5.6%。值得指出的是,此类聚合物高能量转化功率的获得是没有经过热处理或者增加改性剂等的优化进程,所以信任经过进一步的优化,器材的功用还能前进。 1.4 根据环戊双噻吩单元的系列共聚物 环戊双噻吩单元(DTP)具有杰出的分子链内导电性、高的载流子迁移率和薄膜情况下好的堆积效应等性质,被广泛运用于聚合物太阳能电池中。图5为近年来报导的一些运用于聚合物太阳能电池的环戊双噻吩类的窄带隙给体资料分子结构示意图。 表4列出了这些电子给体资料的分子能级水平缓光伏功用数据。 Peet.J等[24]将环戊双噻吩与苯并噻二唑共聚组成了PDTCBT,它的光学带隙只有1.46eV,能量转化功率高达5.5%。Hou J H等[25]则进一步尝试了将环戊双噻吩单元换为含硅原子的噻咯并双噻吩单元,组成了PDTSiBT,效果表明,硅原子的引进前进了聚合物的载流子迁移率和器材的开路电压,开路电压高达0.9eV。Yue等[26]将氮原子引进环戊双噻吩单元中生成吡咯并双噻吩单元,组成了聚合物PDTNBT,吡咯并双噻吩具有更强的给电子才能,前进了聚合物的HOMO能级,导致器材的开路电压下降。Fei等[27]引进无机杂原子Ge得到了高分子量聚合物PGeBTBT,下降了聚合物供电子单元的刚性,空穴迁移率十分高。PGeBTBT与PCBM共混获得了半晶质的薄膜,能量转化率前进到了4.5%。 苯并硒二唑(BSe)具有与BT相似的化学结构,与BT比较,BSe在扩展聚合物的吸收光谱至红外光谱区方面愈加有用。用硒原子替代硫原子会使聚合物的带隙更低。Hou等[28]组成了双噻吩并环戊二烯与BSe的共聚物PCPDTBSe,带隙得到了必定程度的下降。不过,由于Se的引进导致了过高的HOMO能级,器材的能量转化率缺乏1%。 TPD(噻吩并[3,4-c]吡咯-4,6-二酮)中氧原子和硫原子间的彼此招引增强了主链分子的平面性,TPD具有十分强的吸电子才能,与其他给体单元可构成很好的共轭性。一些根据TPD与环戊双噻吩及其衍生物组成的聚合物(如PDTTPD[29]、PDTPTPD[30])获得了不错的光电转化率。Zhang等[31]选用Stille耦合反响,以含C、Si、N杂原子的并二噻吩与TPD组成了窄带隙共轭聚合物PDTC、PDTSi、PDTP,它们具有较低的HOMO能级和高的空穴迁移率,做成的光伏器材均获得较好的能量转化率。四嗪结构简略对称,有很强的吸电子才能,可增强聚合物主链的共轭性。根据此,Li等[32]将四嗪与环戊双噻吩聚合得到PCPDTTTZ,器材获得了5.4%的能量转化率。 1.5 根据苯并噻二唑单元的系列共聚物 通常在苯并噻二唑两头偶联两个噻吩(DTBT)来改进聚合物的空穴传输和电子传输平衡,可是DTBT 单元刚性强,得到的聚合物溶解性较差,反而会影响聚合物薄膜的制备。通常在噻吩接入烷基链来改进聚合物的溶解性,这样有利于聚合物的纯化和器材薄膜的制备,许多聚合物的能量转化率都超越了2%[33,34]。Wang等[35]组成的PNB-4中的萘并双噻吩有高度有序的π-π*堆积结构,苯环上的烷氧基和噻吩上的烷基确保了聚合物的溶解性,一起使得PNB-4有更长的共轭链,根据PNB-4器材的能量转化率高达5.27%。图6为根据苯并噻二唑单元系列共聚物的分子示意图,表5列出了这些资料的分子能级水平缓光伏功用数据。 线性烷基链的长度会影响活性层薄膜的结晶度,Hugo等[36]组成了一系列根据BT且含有不同烷基链的聚合物,发现有序的长侧链烷基聚合物具有较高的分子量,溶解性好,改进了活性层的描摹,能量转化率最高到达了5.5%(P-2)。Kim等[37]在钯催化下经Suzuki耦合反响组成了含不同侧链的PENTBT、PDNTBT、PTDNTBT,其能带均较窄,PDNTBT和PTDNTBT能量转化率到达4%以上,线性规整的烷基链增强了分子链间的彼此效果,使聚合物有较好的结晶结构。硅原子的引进能够增强原子间的彼此效果以及高分子链间的连接,含硅共轭聚合物作为一种有机/无机杂化资料具有很高的研讨和开发价值。Wang等[38]组成了含有硅原子的根据噻吩-噻咯-苯环的PBSTBT、PBSTDTBT,它们具有很高的空穴迁移率,分子具有十分好的平面性,器材能量转化率均超越3.4%。 1.6 其他 图7为其他一些常有带隙给体资料的分子结构示意图,表6为这些资料的分子能级水平缓光伏功用数据。Blouin等[39]结合理论核算和试验数据得出:吡啶类杂环比苯类杂环具有更低的HOMO能级和 LUMO能级。根据此,Zhou等[40]组成了含吡啶并噻二唑单元的聚合物 PNDTDTPYT、PQDTDTPYT、PBnDTDTPYT,它们低的HOMO能级确保了器材高的开路电压,终究3种聚合物的能量转化率都超越了5.5%。Sun等[41]由Stille巧合反响组成了根据规则噻吩-苯撑-噻吩的替换聚合物PIDTPYT,与PCBM做成的器材获得了不错的转化率。 PIDTPYT的受体单元噻二唑[3,4-c]嘧啶比苯并噻二唑有更强的吸电子才能,但其非对称的结构下降了聚合物的有序性,为此,Chen等[42]将受体单元噻二唑[3,4-c]嘧啶换为对称的苯并噻二唑组成了a-PTPTBT,a-PTPTBT有十分好的共平面结构,增强了电子的离域性与聚合物的π-π*堆积效应,能量转化功率高达6.4%。 近几年,吡咯酮类杂环遭到科学作业者们的追捧。一些苯并吡咯酮类聚合物获得了不错的光伏特性(PDTSBTPh[43]、PTI-1[44])。吡咯并吡咯二酮类聚合物具有强烈的π-π链间堆积效应,增强了分子内的电荷搬运效应。Janssen等[45]组成了根据吡咯并吡咯二酮类聚合物PDPP3T,其能量转化率达4.7%。随后他们用苯环替代噻吩组成了PDPPTPT[46],下降了HOMO能级,前进了器材的开路电压,一起也增加了聚合物的分子量,能量转化率前进到了5.5%。Chen等[47]组成了PDTTTPD,其具有十分好的溶解性和热稳定性,主链上的噻吩并吡咯酮单元与并噻吩强的共轭效果下降了聚合物的HOMO能级,能量转化率高达5.10%。 2 结语 聚合物锂电池 第6篇 跟着动力与环境问题的日益突出, 人类对二次电池的开展提出了更高的需求, 未来二次电池要具有能量密度更高、安全性高、循环寿命更长、绿色环保和低本钱等特色[1,2,3,4]。锂离子电池是现在广泛运用的二次电池之一, 其间已商业化的正极资料理论容量均较低, 不能满意未来开展对高能量密度二次电池的需求[5,6,7,8]。锂硫电池由于具有很高的储锂理论比容量 (1675mAh/g) , 且正极资料单质硫的储量丰厚、价格低价、环境友好, 被认为是一种很有前景的下一代高能量密度二次电池[9,10,11,12]。缺乏之处在于硫基正极资料的循环功用差, 约束了锂硫电池的开展。硫自身导电性差 (~5×10-30 S/cm, 室温) , 不能单独作为正极资料运用, 需求将硫与其它导电资料进行复合, 以前进电极资料的导电才能[13,14,15,16]。别的, 在充放电进程中硫的中心产品多硫化物 (Li2Sx, x>2) 易溶于有机电解液中, 会在正负极之间迁移, 即产生穿梭效应, 导致活性物质的丢失, 容量衰减很快[17,18,19]。而且, 硫在充放电进程中的体积改动较大, 由硫彻底转化为Li2S时体积胀大约80%, 这直接导致活性资料的粉化, 然后导致容量敏捷衰减[20,21]。这一系列的问题都导致正极活性物质运用率低以及电池循环稳定性差。因而, 锂硫二次电池正极资料研讨的核心内容在于前进硫基正极的电化学活性、可逆性和循环稳定性。 为了处理锂硫电池中存在的上述首要问题, 研讨者们做了许多作业, 首要集中在以下几个方面: (1) 前进电极资料的导电才能[22,23,24,25]; (2) 规划电极资料的结构以缓解硫锂化进程中的体积胀大[26,27,28]; (3) 按捺多硫化物在电解液中的溶解等[12,29,30]。 导电聚合物既具有金属的电学特性, 又具有有机聚合物的柔耐性和可加工性, 还具有电化学氧化复原活性和储锂功用。这些特色决议了导电聚合物在前进锂硫电池功用方面能发挥重要的效果[31,32,33]。硫/导电聚合物复合资猜中, 导电聚合物具有分散剂、吸附剂、导电增加剂及坚持正极资料结构稳定的效果, 使硫的运用率和循环功用得到了较大程度的改进[34,35]。 本文针对硫基正极资料的缺乏, 侧重介绍剖析运用导电聚合物的性质对其进行改性办法的研讨进展, 并对其可能的开展趋势进行了剖析和猜测。 1 导电聚合物用于前进导电性 由于单质硫传导电子和离子的才能差, 导电性的前进对硫正极资料有十分重要的效果, 仅靠在电极资猜中增加导电炭黑是不行的。增加很多的炭黑不只会下降正极资料的能量密度, 而且循环进程中很多的炭黑易聚集, 使硫正极失去电化学活性[24,25,29]。因而, 研讨人员尝试经过以下办法使导电聚合物与硫复合, 以前进硫正极资料的导电性。 1.1 球磨复合 球磨法是经过球磨机的震动和转动, 使磨球和物料之间产生强烈的研磨和磕碰, 使物料破碎或产生反响的办法, 球磨法一般能够将物料磨至纳米量级。球磨法制备硫/导电聚合物复合资料能够使硫与导电聚合物在纳米量级混合, 硫散布均匀, 与导电聚合物具有紧密的电触摸, 前进了硫正极资料的导电性和循环稳定性[36]。 Yongguang Zhang等[37]将制得的支化型聚吡咯与硫一步球磨3h得到复合资料, 经过TEM和SEM能够观察到复合物中硫均匀地包覆在高度支化的聚吡咯外表 (图1) 。这种制备办法避免了热处理带来的硫损失, 复合物中硫的负载量到达60% (质量分数) 。沟通阻抗数据显现, 复合物的电荷传导阻抗显着比纯硫的小。电化学循环功用测验效果表明, 初次放电容量到达1320mAh/g, 这些都归功于聚吡咯的较高导电性和大比外表积。 1.2 原位化学氧化聚合包覆 一些导电聚合物如聚吡咯、聚苯胺等由于易制备、质料易得、稳定、自身具有必定的储锂功用、具有较高的电导率, 将其原位氧化聚合包覆硫, 有利于硫与导电聚合物之间的电触摸, 能够前进硫正极资料的导电性。 马萍等[38]选用原位氧化聚合法组成了聚苯胺包覆硫复合资料。在0.2mA/cm2电流密度下充放电, 含聚苯胺15% (质量分数) 的聚苯胺/硫复合资料的初次放电容量为1134.01mAh/g, 30次充放电循环后放电容量为526.89mAh/g, 硫基正极资料的电化学循环功用得到了较大的改进。该资料在原位制备进程中, 苯胺的聚合在硫外表进行, 使聚苯胺能够很好地包覆在硫的外表, 大大下降了电池体系的电荷传递阻抗以及活性物质区域的触摸电阻。但该资料的循环稳定性还有待前进。 硫外表原位聚合包覆导电聚合物, 能够下降电荷传递的阻抗, 前进资料的电导率, 改进硫基正极资料的电化学功用, 可是简略的包覆不能有用地战胜硫的体积胀大导致的活性物质的丢失。 1.3 热处理复合 热处理是硫/聚合物复合资料常用的制备办法之一。硫单质在维护气氛下加热液化, 由于液态硫在155℃下黏度最小, 能够进入到导电聚合物的空隙中。在较高温度 (280℃左右) 下热处理, 一部分没有进入导电聚合物空隙的硫被气化后蒸发, 前进了活性物质硫的运用率。而且部分气化的硫蒸气与导电聚合物产生反响, 在导电聚合物链之间生成S-S键, 然后使复合资猜中构成导电聚合物主链导电、侧链储锂的机理。这种结构既有用地前进了硫正极资料的导电性, 又避免了硫充放电循环中心产品多硫化物的溶出, 前进了资料的循环稳定性。 Xiaohui Zhao等[39]制备了一种硫/聚苯胺-碳三元复合资料。将硫与聚苯胺-碳混合球磨, N2气氛维护下先于155℃热处理12h, 然后在280℃热处理12h得到复合资料。该复合资料在电化学循环功用测验中体现出较好的循环稳定性和倍率功用, 0.2C下循环100次后容量仍有732mAh/g。多孔的聚苯胺-碳复合资料具有较大的孔容积来容纳硫及可溶性的多硫化物。可是, 该复合资料的功用受多孔碳的孔径巨细、聚苯胺的含量等要素约束, 有待于进一步改进。 导电聚合物自身具有导电性和储锂功用, 其与硫复合能够前进硫正极资料的电化学功用。可是, 由于导电聚合物的电导率低于碳资料, 而且导电聚合物的电导率受制备条件影响较大, 如氧化剂、反响介质、外表活性剂的运用、单体浓度、单体与氧化剂的浓度比、聚合温度等要素都会影响聚吡咯的电学功用和物理性质[40,41,42]。以上这些约束了导电聚合物在硫正极资猜中单独作为导电基体的开展, 导电聚合物与其它导电资料协同效果于硫正极资料能够补偿导电聚合物导电率不高的缺点。因而, 多元复合化现已成为前进硫/导电聚合物复合资料电化学功用的重要办法之一。 Yongguang Zhang等[43]制备了纳米硫/聚吡咯/石墨烯片 (nano-S/PPy/GNS) 双层结构三元复合资料。首先在石墨烯外表原位化学氧化聚合包覆聚吡咯 (PPy/GNS) , 再将纳米硫与PPy/GNS超声混合, Ar气氛下150℃共热3h制得复合资料, 经剖析硫的含量为52% (质量分数) 。电化学功用测验效果显现, 复合资料的初次放电容量到达1415.7mAh/g, 0.1C下循环40次容量仍有641.5mAh/g, 具有较高的容量坚持率。该资料的制备是运用微管吸附力将聚吡咯自组装在石墨烯外表, 而且运用聚吡咯的粘附力与硫复合。纳米硫在PPy/GNS外表高度的分散性和高导电性前进了硫的运用率, PPy有用地迟滞了多硫化物向电解液中扩散。 上述办法中, 原位化学氧化法聚合导电聚合物, 用于前进资料的导电性, 比球磨法更有利于导电基体与活性资料硫在分子水平上复合更能前进活性物质的运用率。因而, 导电聚合物能够用于前进硫正极资料的导电性。导电性的前进依然是未来硫基正极资料研讨的要点之一。 2 导电聚合物用于缓解体积胀大 硫的体积胀大也是锂硫电池需求处理的首要问题之一。相关于碳资料而言, 导电聚合物的机械耐性较好, 规划恰当的结构和描摹能够缓解硫充放电进程中的体积胀大。 2.1 制备导电聚合物核壳结构 导电聚合物包覆复合资猜中硫锂化进程中体积产生胀大, 导电聚合物包覆层简略被损坏, 使硫正极资料与电解液直接触摸, 中心产品多硫化物溶解在电解液中, 导致活性物质丢失, 容量敏捷衰减。在硫/导电聚合物核壳结构中, 硫并没有彻底充溢导电聚合物构成的壳内腔, 而是预留了必定的空间以习惯硫的体积胀大。 Weidong Zhou等[44]经过热处理硫化的办法制备了核壳蛋黄结构的聚苯胺/硫复合资料, 如图2所示。经过热处理, 聚苯胺包覆的硫被部分蒸出, 在聚苯胺壳结构内部留出了必定的空间以习惯硫脱嵌锂进程中的体积改动。这种预留空间的核壳结构复合资料体现出了优异的电化学循环功用, 0.2C下循环200次容量坚持在765mAh/g。 这种结构资料的制备一般选用的办法是:热处理蒸宣告部分硫、运用恰当的有机溶剂溶出部分硫等。 2.2 操控导电聚合物的描摹 操控聚合物的描摹, 运用聚合物的机械耐性、多孔网状结构来习惯硫的体积胀大能够得到较好的电化学循环功用。 Linlin Qiu等[45]选用软模板法制备了聚苯胺-吡咯共聚物与硫的复合资料 (S/PPyA) 。首先选用化学氧化法制得了聚苯胺-吡咯共聚物纳米纤维 (PPyA) 。该资料初次放电容量到达1285mAh/g, 40次循环后容量仍坚持在866mAh/g, 体现出了较高的电化学循环稳定性。由于共聚物 (PPyA) 纳米纤维在复合资猜中充当导电基体、硫活性资料的反响场所和吸附基体, 缓解了硫的体积胀大。而且共聚物 (PPyA) 的多孔网状描摹、较大的比外表积、较高电导率、较好的机械耐性等长处大大前进了硫的运用率和资料的循环稳定性。 2.3 复合资料纳米化 将硫复合资料纳米化能够缩短锂离子和电子的传输途径, 使硫正极资料得到较高的充放电容量, 一起还能够缓解硫锂化进程中的体积胀大, 避免由于硫正极资料粉化带来的容量衰减。 Duo Li等[46]制备了相似豆荚型复合资料。豆荚型介孔碳具有内部相通的孔道和较大的孔容积, 硫负载量到达84% (质量分数) 。该资料得到较高的比容量和较好的容量坚持率。介孔碳作为正极资料的导电基体, 介孔内部纳米级的硫颗粒能够减小粉化, 缓解硫脱嵌锂进程中的体积改动, 介孔碳结构 (孔径3~4nm) 缩短了锂离子的传输途径, 聚吡咯的进一步包覆润饰, 按捺了多硫化物的溶解, 前进了硫复合资料的循环稳定性。 因而, 导电聚合物由于其易组成、描摹可控、具有机械耐性等特色, 在缓解硫正极资料体积胀大方面具有很高的运用价值。 3 导电聚合物用于按捺多硫化物溶解 3.1 导电聚合物包覆 硫外表包覆一层导电聚合物能够减小硫正极资料与电解液的触摸面积, 避免硫充放电中心产品多硫化物溶出导致的容量衰减。 Yongzhu Fu等[47]经过模板操控制得了斜方双锥硫, 然后在其外表化学氧化聚合包覆一层聚吡咯。制得的资料硫负载量达63.3% (质量分数) , 电化学循环功用显着优于硫单质。在0.2C下循环50次, 容量仍有200mAh/g。这是由于聚吡咯的包覆按捺了多硫化物的溶解, 而且在复合资猜中作导电基体。可是, 该资料的容量和倍率功用都有待前进。 3.2 孔道约束 将硫约束在导电聚合物纳米管内, 也能够削减硫与电解液的触摸面积, 按捺多硫化物的溶解[48]。 Xiao Liang等[49,50]经过原位化学氧化法操控描摹制备了两种描摹的硫/聚吡咯复合资料, 即硫/颗粒状聚吡咯 (S/G-PPy) 和硫/管状聚吡咯 (S/T-PPy) 。S/G-PPy是在硫颗粒外表原位聚合包覆聚吡咯制得;S/T-PPy是先经过模板自分解的办法制备管状聚吡咯, 再将其与硫混合于150℃惰性气氛下共热制得。经电化学测验可知, 聚吡咯的描摹对硫的散布情况和电化学功用有较大的影响, 硫/管状聚吡咯经60次循环容量仍有500mAh/g, 显着优于硫/颗粒状复合资料的电化学功用。管状聚吡咯在复合资猜中起到了三维导电基体的效果, 前进了硫的运用率;纳米尺度的硫附着在聚吡咯管内, 硫被约束在聚吡咯纳米管孔道内, 削减了硫与电解液的触摸面积, 然后有用按捺了多硫化物的溶解。 导电聚合物包覆法按捺多硫化物溶解, 资料易于制备, 但包覆层的厚度及包覆彻底程度都会影响资料的电化学功用。将硫约束在纳米线 (管) 中来按捺多硫化物溶解的办法虽然较有用, 但纳米线 (管) 的制备较为杂乱, 且本钱一般较高。 别的, 研讨表明硫在电解液中的溶解程度并没有幻想中的严重, 也就是锂硫电池容量衰减的最首要原因并不是多硫化物的溶解, 而硫化锂从导电基体脱落团聚是导致容量衰减的重要原因之一[12]。因而, 使硫在电极中均匀散布, 避免硫化锂的不均匀析出是避免锂硫电池容量衰减的有用手段。 Juchen Guo等[51]制备了一种硫化锂/热解聚丙烯腈复合资料。该组成办法是运用溶液中的锂离子和腈基之间的彼此效果, 将锂离子沿着聚合物前驱体的碳链附着, 然后使硫化锂均匀地散布在资料基体上, 然后碳化得到硫化锂/碳复合资料。聚丙烯腈热解后的产品具有较高的电导率, 硫在其内部均匀地分散有利于前进硫基资料的电化学功用。该资料体现出了较高的容量、容量坚持率和库仑功率, 这些归功于资猜中硫化锂的高度分散性结构, 可避免硫化物不均匀析出, 前进了硫正极资料的循环稳定性。 综上所述, 导电聚合物在前进硫正极资料的导电性、缓解硫的体积胀大、按捺多硫化物溶解等方面都能起到重要的效果。 4 结语 导电聚合物具有较高的导电性、杰出的机械耐性, 易于组成, 对多硫化物具有必定的吸附效果, 能够用于前进锂硫电池正极资料的导电性、缓解硫锂化进程中的体积胀大、按捺多硫化物的溶解等方面, 导电聚合物在锂硫电池中的运用前景十分广阔。 聚合物锂电池 第7篇 现在商场上锂离子电池电解质资料的主流产品仍是有机液体电解质资料, 可是有机液态电解质简略产生泄漏和气胀等问题然后简略引发爆破, 导致了一系列的安全问题。聚合物电解质的运用, 使锂离子电池具有更高的安全性和能量密度, 使电池能够灵活规划, 避免了电池的电解液的漏液问题, 具有优秀功用, 如高比能量, 宽化学窗口, 无记忆效应等。 1 锂离子电池凝胶聚合物电解质的专利情况剖析 1.1 相关专利请求剖析 自从1994年Bellcore公司宣告将凝胶聚合物电解质运用于聚合物锂离子电池以来, 其开展十分敏捷[1,2]。图1是凝胶聚合物电解质在全国和全球的专利请求量的趋势图, 从图1能够看出, 在2000年左右遭到青睐, 请求量大增, 从2003年以后请求量变少, 不过从2011年开端又有变多的趋势。 1.2 请求人散布情况剖析 图2为锂离子电池凝胶电解质不同国家专利请求量份额图, 从图2来看, 聚合物凝胶电解质的专利请求首要散布在日本, 占比45.9%, 根本占到了全球请求数量的一半, 我国和美国的请求量其次, 别离占18.8%和19.5%, 韩国稍少, 占到12.9%。 1.2.1 全球首要请求人散布 图3是全球凝胶电解质专利请求的十大请求人, 能够看出, 关于凝胶电解质的专利根本都被索尼, 三洋, 日产等公司独占。 1.2.2 国内海洋王照明科技股份有限公司在锂离子电池凝胶电解质方面的研讨 海洋王照明科技股份有限公司是在2010年开端有关于凝胶电解质的专利请求, 不过最初是用于染料敏化太阳能电池 (CN102468055A) , 直到2012年才开端有关于PEO凝胶电解质在超级电容器中的专利请求 (CN103387678A) , 随后运用于锂离子电池, 并在2012年针对前进PEO电解质的电导率连续请求了一系列专利 (CN103456995A, CN103456986A, CN103456987A, CN103456989A, CN103456990A) , 以及PMMA的相关专利 (CN103456988A, CN103450498A) 和PVDF基凝胶电解质的相关专利 (CN103456909) , 此后一直致力于改进制备办法然后改进凝胶电解质的整体功用方面的研讨, 首要是改进其电导率 (CN103579670A, CN103579671A, CN103682421A, CN103682423A) 。后来为了前进凝胶聚合物电解质的电导率和机械强度, 对其进行改性, 包含共混, 共聚, 交联等化学办法 (CN103811810A, CN103840195A CN103840196A, CN103840109A) , 以及造孔等物理办法 (CN103840200A, CN103840201A, CN103840202A) 。 2 结语 锂离子电池用聚合物凝胶电解质的种类繁多, 近年来凝胶电解质体系也获得了长足的前进, 在新的制备办法、新的复合体系等方面不断获得前进, 有些研讨作业在锂离子二次电池中的运用也现已获得杰出的运用效果。现有的制备办法往往过于杂乱, 本钱较高, 凝胶聚合物膜产品功用一致性还不能到达令人满意的程度, 在改性的进程中也是常常捉襟见肘, 在大规模以及稳定运用上冲击了研讨人员的决心。凝胶电解质相关于液体电解液有着不行比较的长处, 跟着在电子产品小型化, 储能器材高能化以及操作安全性要求越来越高的趋势下, 凝胶电解质必然会重新进入大家的视野, 也必然会不断涌现新的效果。 参考文献 [1]A.Manuel Stephan, Yuria Saito, Ionic conductivity and diffusion coefficient studies of PVDF-HFP polymer electrolytes prepared using phase inversion technique, Solid state ionics[J].2002, 148 (3-4) :475-481. 聚合物锂电池 第8篇 1 导言 聚合物锂离子电池软包装资料是由铝箔、多种塑料膜和粘合剂 (包含粘接性树脂) 组成的复合软包装资料。由于它对腐蚀性的酸、碱、盐或有机溶剂等液态化学物质具有较高的稳定性, 它的规划、制作及其运用技能是聚合物锂电池职业要处理的三大技能难题之一[1,2,3]。 据高工锂电工业研讨所 (GBII) 查询, 2012年我国锂电池铝塑膜的需求量为1600万平方米, 同比增加23%;商场规模为6.2亿元, 同比增加21%。由于我国铝塑膜根本上被日本企业独占, 所以价格坚持比较稳定的态势;韩国栗村铝塑膜逐渐被聚合物锂电池出产厂家认可, 商场份额上升, 但总量仍是难以与日本DNP和昭和抗衡。国内企业推出的铝塑膜产品商场点评不高, 不少国内企业也在积极研制中, 估计未来3~5年国产化率将会有必定的提升, 而价格也将随之下降[4]。 2 聚合物锂离子电池软包装铝塑膜的技能研讨 液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极资料是相同的, 电池的作业原理也根本一致。它们的首要区别在于电解质的不同, 锂离子电池运用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来替代, 这种聚合物能够是“干态”的, 也能够是“胶态”的, 现在大部分选用聚合物胶体电解质[5,6,7,8]。 由于聚合物锂离子电池运用了胶体电解质不会象液体泄露, 所以装配简略, 使得整体电池很轻、很薄。也不会产生漏液与燃烧、爆破等安全上的问题, 因而能够用铝塑复合薄膜制作电池外壳, 然后能够前进整个电池的比容量[9];聚合物锂离子电池还能够选用高分子作正极资料, 其质量比能量将会比现在的液态锂离子电池前进50%以上。此外, 聚合物锂离子电池在作业电压、充放电循环寿命等方面都比液态锂离子电池有所前进。根据以上长处, 聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池[5]。 具有活动性、浸透性、腐蚀性、溶解性的电解液是软包装资料规划首要考虑的问题。电解液是由多种有机溶剂和锂盐组成, 首要成分有EC (碳酸乙烯酯) 、PC (碳酸丙烯酯) 、DEC (二乙基碳酸酯) 、DME (二甲氧基乙烷) 、DMC (二甲基碳酸酯) 、Li PF6 (六氟磷酸锂) 、Li ASF6 (六氟砷酸锂) 、Li Co O2 (钴酸锂) 等。从电解液中有机溶剂的组成看, 它们是极性强、浸透性强的溶剂, 根据有机物“极性相似相容”的原理, 它们正是铝塑复合包装资料常用粘合剂的杰出有机溶剂, 对粘合剂的溶解性很好, 也就是说它们能严重损坏 (溶胀、溶解或反响) 复合膜层问粘结效果, 使粘合强度下降或脱层, 然后也就失去了复合包装资料优异的隔绝维护功用;从电解液中锂盐的组成看, 它们极易水解, 遇水便敏捷产生具有强腐蚀性的氢氟酸和其它气体[10、11]。而氢氟酸一旦随溶剂浸透到铝塑复合膜中心的铝箔层, 将很快损坏与胶粘层相连接的铝箔外表, 使内膜与铝箔别离, 更为严重的是将加速电化学腐蚀速度, 能将铝箔腐蚀穿。锂离子电池的作业温度一般为-10~55℃, 可是温度的过激改动则对铝塑膜会产生损坏效果[12、13], 然后对铝塑膜及原资料的功用提出了更高的要求。 2.1 聚合物锂电池软包装铝塑膜的技能要求 2.1.1 具有杰出的耐穿刺功用 由于电池芯封装进程中一般需求3次抽真空, 3次热压封口。由于铜网和铝网边际存在毛刺, 抽真空时, 软包装膜会内收缩, 毛刺一旦刺穿内膜到达铝箔, 电解液和氢氟酸将与铝箔直接触摸, 会对铝箔产生腐蚀, 乃至会将铝箔腐蚀穿、气胀或漏液, 导致电池作废。 2.1.2 热封层具有抗污染、高强度、紧密热封的功用 电池芯在第2次热压封口和第3次热压封口时, 内膜上粘附有电解液, 这要求内膜具有抗污染高强度热封的功用。别的, 此刻内膜层间有必要坚持较高的剥离强度, 以确保第3次热压封口后的紧密结实性。 2.1.3 内膜具有耐高温热封不短路的功用 电源经过50~100μm厚, 2~6 mm宽的金属箔 (铝和铜或铝和镍) 作为正负电极引出, 在热压封口时, 金属电极比其它地方凸起, 受压力大, 假如内膜中热封层以内不具有耐175℃以上高温软化资料, 金属电极很简略被压到复合膜中心的铝层上构成短路。 2.1.4 杰出的冷冲压成型性 为了使电芯外表平整光洁, 方正, 封边平整, 封口紧密结实, 减小电芯外部尺度, 利于机械化出产, 前进劳动功率和成品率, 通常要求软包装膜具备杰出的冷冲压成型的特性。 2.2 锂离子电池软包装膜原资料的功用要求 2.2.1 尼龙的功用要求 尼龙厚度优选为12~40μm[14], 需求维护中心层铝箔层不受划伤, 而且在加工进程中能够连续操作, 一起确保产品的成品率, 以及由于跌落等对电池构成的冲击震荡等在电池的运用进程中进行维护内部, 因而对外层资料的最首要要求就是抗冲击功用好、耐穿刺功用好、耐热及绝缘功用, 耐摩擦功用好。 2.2.2 铝箔的功用要求 由于锂离子电池要求十分优秀的耐水蒸气功用, 杰出的粘合强度以确保热封功用不受影响, 因而该中心铝箔层有必要有杰出的抗针孔性, 稳定的可加工成型性, 优秀的双面复合性。铝箔芯层具有隔绝水蒸汽等的效果, 资料一般运用纯铝类或铝-铁类合金的0材 (软质材) 。铝箔芯层的厚度一般30~50μm[3,15]。别的, 为了前进与树脂薄膜的粘合性、前进耐腐蚀性, 优选对铝箔芯层用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行底涂层处理及铬酸盐处理等转化处理[16]。 2.2.3 CPP的功用要求 聚合物锂离子电池失效的首要要素是电芯胀气, 而电芯胀气的首要原因是由极耳与流延聚丙烯薄膜 (CPP) 粘合不良引起的, 因而流延聚丙烯薄膜 (CPP) 的规划是锂离子软包装资料的要害要素[17、18]。聚合物锂离子电池对其软包装资料的CPP资料的要求首要有以下4个方面: (1) 有必要与金属Ni、Al及极耳胶块有杰出的热封张贴性。 (2) 具有杰出的耐电解液和抗HF功用。 (3) 有必要有极佳的绝缘性和杰出的耐拆穿功用, 能避免电极与锂离子电池软包装资料之间的短路。 (4) 与其铝箔层间的复合强度要高。CPP层一般运用20~100μm的厚度。作为内层, 可运用单层树脂薄膜或多层 (二层或三层共挤) 树脂薄膜。 2.2.4 胶粘剂的功用要求 层间胶粘剂特别是内层CPP与铝箔之间的胶层需求有较强的耐电解液功用[19、20]、耐温热老化功用[21]和较强的粘接功用, 一起胶粘剂层不能与电解液产生化学反响。 3 聚合物锂离子电池软包装铝塑膜的竞品剖析 由于大日本印刷 (DNP) 和昭和电工的锂电池铝塑膜商场份额占到90%以上[22、23], 所以竞品以DNP和昭和电工铝塑膜作为竞品进行剖析。 3.1 DNP铝塑膜 (表2) 结构一:ON25/DL4/AL40/ND3/CPP30/PP20 结构二:ON25/DL4/AL40/DL2/CPP40 结构三:ON25/DL4/AL40/ND3/CPP30/PP50 结构四:ON25/DL4/AL40/DL2/CPP40 3.2 昭和铝塑膜 (表3) 结构一:ON25/DL3/AL40/DL3/PP30-80[24] 结构二:ON15/DL3/AL35/DL3/PP30 结构三:PET12/DL3/ON15/DL3/AL40/DL3/PP80 结构四:PET12/DL3/ON15/DL3/AL35/ND3/PP80 结构一和二为常规尼龙型铝塑包装膜, 首要用于小电芯的包装。结构三和四为动力和储能PET型包装膜, 首要用于大电芯用的包装膜如电轿车锂电池。 3.3 干法和热法铝塑膜功用比照 干法的优势在于冲深成型功用, 防短路功用, 外观 (杂质、针孔和鱼眼少) , 耐电解液、隔水性和裁切功用。 热法的优势在于耐电解液和抗水性方面[25], 而冲深成型功用差, 防短路功用差, 外观差, 裁切功用差。 4 聚合物锂离子电池软包装铝塑膜的专利剖析 在国知局、日本专利局、欧洲专利局、美国专利局网站, 检索到锂电池包装铝塑膜技能相关专利共计29件, 其间19篇为铝塑膜专利、其它为铝箔、聚酯膜、胶粘剂、热塑膜的相关专利, 在己授权的14篇专利中, 昭和电工和DNP的专利占64%, 我国仅1篇。 专利维护规模剖析: (1) 铝箔外有一层维护涂层 (含转化处理层) : (2) 维护粘接层 (CPP或PE) : (3) 维护铝箔 (或镀铝层) : (4) 耐热性树脂层 (尼龙、PET等) : (5) 胶粘剂: 从专利内容来看, 日本专利较为具体、理论根据充沛;我国请求的专利则过于简略, 与日本己揭露的专利有显着的附近之处, 唯一篇我国己授权的中金医药的专利也与日本技能相关。 5 聚合物锂离子电池软包装铝塑膜的商场动态 5.1 运用范畴 (表4) 5.2 现在国内外商场剖析 现在, 虽然一些我国、日本、韩国企业进行了很多研讨作业, 可是聚合物锂电池软包装铝塑膜核心技能现在彻底被日本大日本印刷株式会社 (DNP) 和昭和电工株式会社 (Showa) 两家公司所独占。国内真正深化聚合物锂离子电池外包装膜研讨开发的厂家有夏门宝龙工业、惠州TCL万能、东莞新动力ATL、顺德精进电子、上海紫江股份公司等, 由于投入的资金太大, 课题太难, 近2年的研讨效果不多, 而且简直处于阻滞情况。 聚合物锂电池作为第3代锂电池, 自从1999年商业化以来, 到得到商场认可大约用了6、7年的时刻, 直到在手机中运用, 才有了大幅度地开展。聚合物锂电池商场占有率低的首要原因是 (1) 开展时刻短, 一些技能还需求完善。比如电容量从小容量的手机到大容量的电动自行车、电动轿车等都需求不断地研制新的胶态 (固态) 电解液, 前进电池的电容量; (2) 现在正处于液态锂电池商场萎缩、而聚合物锂电池刚刚开端高速开展的阶段。如聚合物锂电池具有轻、薄、可任意规划形状的长处, 能够满意2600m Ah大容量电池的要求, 而液态锂电池遭到技能约束。 现在, 聚合物锂离子电池商场份额约10%, 与液态锂电池90%的商场份额无法比较, 所以聚合物锂离子电池用的铝塑软包装膜的商场占有份额也很低。 5.3 开展情况 现在, 由于液态锂电池存在爆破等安全隐患, 聚合物锂电池现已替代液态锂电池广泛用于全球各大著名厂商如i Pod、三星、LG、MOTO等的多种移动数码产品上。国内某机构日前对2012年全球锂电池运用商场进行了数据统计, 在对手机、笔记本/平板电脑、电动工具、数码相机/摄像机4个职业的前5位供应商进行排名后指出, 东莞ATL聚合物锂电池产值上一年排名全球第一。 一种新式的移动电源, 就充沛运用了聚合物锂电池的轻、薄以及能量密度高的特色, 完结了无需接驳电源, 就能够为手机、数码相机、掌上电脑、游戏机、mp3、mp4、蓝牙耳机进行充电的功用, 极大地处理了移动数码产品缺电的问题。 国产聚合物锂电池产品质量与成品率与日韩产品比较还存在必定的距离, 国内真正能进入苹果、亚马逊等高端电子品牌供应链的厂家只有ATL、天津力神、深圳欣旺达、德赛电池等寥寥可数的几家。我国聚合物锂电池不良品至少有3%, 而日韩的产品则低于1%。 5.4 产品认证 现在聚合物锂电池经过ISO、UL、UN、SGS认证, 聚合物电芯也具有CE、Ro HS等国际认证。所以用于聚合物锂电池的软包装铝塑膜也有可能需求相关认证。 6 聚合物锂离子电池软包装铝塑膜的开展前景 2009年, 聚合物锂离子电池在手机电池中的运用份额为10.7%, 而到2012年, 聚合物锂离子电池的运用份额现已到达了32.5%。估计在未来的几年中, 跟着国内3G商场的逐步老练, 以及智能手机浸透率的快速上升, 聚合物锂离子电池将是未来手机电池中的主流, 而相应的也将带动其商场浸透率的快速上升。到2015年, 聚合物锂离子电池在手机中的运用份额将到达63.5%。 最薄的聚合物锂电池能够做到0.5mm, 这相关于18650锂电池的18mm绝对存在着巨大的优势。2009年全球笔记本电池选用聚合物电池的份额仅为7.6%。到2012年, 聚合物锂离子电池在笔记本电脑中的浸透率现已到达了31.5%。估计, 聚合物锂离子电池的商场浸透率在2015年将到达64%。聚合物锂离子电池作为未来几年数码电池开展的方向, 这将给锂电池的开展带来很大的影响。由于, 在动力锂电池、大型储能商场还未大规模翻开的情况下, 手机电池仍然将作为聚合物锂电池的最为首要的运用范畴。现在在航模车模、电动玩具 (特别遥控飞行玩具) 、电动工具、电动车范畴广泛运用镉镍电池、氢镍电池和铅酸电池。欧盟各国制止含有毒有害物质的产品进入, 不久将在北美等发达国家实施[27]。铅酸电池、镉镍电池遭到约束, 聚合物锂离子电池的高比能量、高比功率、与环境友好的功用远超越氢镍电池, 聚合物锂离子电池将是铅酸电池、镉镍电池的最好替代品。液态锂离子电池安全隐患迫使SONY、松下等日本电池公司转向出产聚合物锂离子电池。