Wat is een polymeerbatterij?

De positieve en negatieve elektrodematerialen die worden gebruikt in polymeer-lithium-ion-accu's zijn dezelfde als die in vloeibare lithium-ion-accu's en de werkingsprincipes van de accu's zijn in principe hetzelfde. Het belangrijkste verschil zit hem in de elektrolyt. Lithium-ion-accu's gebruiken vloeibare elektrolyten, terwijl polymeer-lithium-ion-accu's in plaats daarvan vaste polymeerelektrolyten gebruiken. Dit polymeer kan "droog" of "gel" zijn. Momenteel gebruiken de meeste accu's polymeergelelektrolyten. Polymeer-lithium-ion-accu's kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën:

(1) lithium-ionbatterij met vaste polymeerelektrolyt. De elektrolyt is een mengsel van polymeer en zout. Dit type batterij heeft een lage ionengeleidbaarheid bij kamertemperatuur en is geschikt voor gebruik bij hoge temperaturen.

(2) Lithium-ionenbatterij met gelpolymeerelektrolyt. Aan de vaste polymeerelektrolyt worden weekmakers en andere additieven toegevoegd om de ionengeleiding te verbeteren, zodat de batterij bij kamertemperatuur kan worden gebruikt.

(3) Lithium-ion batterij met polymeer positief elektrodemateriaal. Deze batterij maakt gebruik van geleidend polymeer als positief elektrodemateriaal. De specifieke energie is drie keer hoger dan die van bestaande lithium-ionbatterijen en is de nieuwste generatie lithium-ionbatterijen.

Omdat ze vaste elektrolyten gebruiken in plaats van vloeibare elektrolyten, bieden polymeer-lithium-ion-accu's voordelen ten opzichte van vloeibare lithium-ion-accu's, zoals dunheid, de mogelijkheid om ze in elk gebied en elke vorm te maken, en ze vermijden ook veiligheidsproblemen zoals lekkage, verbranding en explosie. Daarom kan de behuizing van de batterij worden gemaakt van aluminium-kunststof composietfolie, waardoor de specifieke capaciteit van de hele batterij toeneemt. Polymeer-lithium-ion-accu's kunnen ook polymeren gebruiken als positieve elektrodematerialen, waardoor hun massa-energieverhouding met meer dan 50% toeneemt ten opzichte van de huidige vloeibare lithium-ion-accu's. Bovendien bieden polymeer-lithium-ion-accu's verbeteringen ten opzichte van lithium-ion-accu's op het gebied van bedrijfsspanning en levensduur van laad-ontlaadcycli. Op basis van deze voordelen worden polymeer-lithium-ion-accu's geprezen als de volgende generatie lithium-ion-accu's.

Vooruitblik op de ontwikkelingstrends van polymeer lithium-ion batterijen

Polymeer-lithium-ion-accu's zijn nu meer dan twee jaar volwassen en wereldwijd gecommercialiseerd. Hoewel de verkoop snel groeit, blijft hun marktaandeel onder 10%, ver onder de verwachtingen vergeleken met het marktaandeel van 90% van vloeibare lithiumbatterijen. Door verschillende factoren zijn polymeerbatterijen over het algemeen hoger geprijsd dan vloeibare lithiumbatterijen. Het concurrentielandschap in mobiele apparaten is echter stilletjes aan het verschuiven, met name vanwege de ontwerpinnovaties die ze aan mobiele apparaten bieden (zoals superieure prestaties bij diktes onder 4 mm en grote batterijformaten). Polymeerbatterijen worden steeds meer erkend door ontwerpers van mobiele telefoons, dronesen medische hulpmiddelen. Daarom blijven polymeerfabrikanten erop vertrouwen dat het tijdperk van polymeerbatterijen zeker zal aanbreken. De ontwikkelingstrends van polymeer-lithium-ion-batterijen kunnen worden gezien aan de hand van de ontwikkeling van mobiele telefoons. Mobiele telefoons maken momenteel de volgende ontwikkelingstrends door:

(1) Mobiele telefoons ontwikkelen zich in de richting van miniaturisatie en ultradunheid om het dragen door consumenten te vergemakkelijken;

(2) De personalisering van het ontwerp van mobiele telefoons wordt weerspiegeld in het feit dat het ontwerpconcept niet langer de oorspronkelijke vierkante vorm is. Onregelmatige vormen, rondingen en boogontwerpen zijn de mainstream geworden van de esthetiek van het ontwerp van mobiele telefoons;

(3) Het gebruik van kleurenschermen en de voortdurende toename van functies van mobiele telefoons. Om mobiele telefoons kleiner te maken, is het verkleinen van de batterij en de dikte de meest effectieve manier. Batterijen met een dikte van minder dan 4 mm zijn de belangrijkste trend geworden voor dunne mobiele telefoons. Vanuit kostenoogpunt is dit de specialiteit van polymeren. Mobiele telefoons met onregelmatige vormen, bochten en boogontwerpen laten de effectieve ruimte voor batterijen in onregelmatige vormen. Vloeibare rechthoekige vormen kunnen de ruimte niet effectief benutten en hebben een lage capaciteit, terwijl gelamineerde polymeren deze onregelmatige ruimte zo effectief mogelijk kunnen benutten en de capaciteit kunnen vergroten. Sommige fabrikanten hebben boogvormige batterijen, trapeziumvormige batterijen en rugzakbatterijen op de markt gebracht die de capaciteit van mobiele telefoons met meer dan 50% kunnen verhogen in vergelijking met vloeibare batterijen met overeenkomstige specificaties. Mobiele telefoons hebben steeds meer functies, waardoor ze steeds meer stroom verbruiken. De batterijcapaciteit moet dienovereenkomstig toenemen. Zonder de dikte van de batterij te vergroten, hebben polymeerbatterijen duidelijke voordelen. Ook laptops, Bluetooth headsets, drones, medische apparatuur, militaire apparatuur en andere elektronische apparaten bewegen allemaal in de richting van mobiliteit en draagbaarheid, uitgerust met LCD-schermen. Hun functionaliteit neemt voortdurend toe en hun schermformaten worden steeds groter. Dit biedt onbeperkte zakelijke mogelijkheden voor polymeer lithium-ion-batterijen.