聚合物锂离子电池技术与产业

4:25:38, 15.03
10
5
0 0:00:00
1:12:00
2:24:00 放电时间 h
3:36:00
4:48:00
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池工艺差异
凝胶类聚合物电池工艺
代表：日本Sony公司 凝胶电解液配制
加注
电极制作
电池组装
凝胶化
光照或加热
凝胶聚合 物锂离子 电池
锂离子电池研究进展
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池产业形势
产品应用市场与液态锂离子电池大量重叠
由于聚合物锂离子电池产品和目前大量生产的液态锂离子电池 产品的用途相同，所以它们的客户群大量重叠，直接和成本较 低的液态锂离子电池一起在同样的客户采购部门拼价格。有的 聚合物锂离子电池企业甚至在研发生产的成长初期时就不得不 面对残酷的价格血战，毫无喘息时间。
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池技术
真聚合物锂离子电池的优势与困境：
优点：正极、负极与隔膜界面稳定，所以整个电池结 构稳定，带来性能也稳定，阻抗均匀，寿命长。可
以做很大与很薄的电池（大面积与0.5mm 以下软包
装电池不是能做的） 困境：工序多而复杂；成本居高不下；量产一直不理 想；市场空间被严重挤压，缺乏再生能力。
锂离子电池研究进展
锂离子电池分类
锂离子电池分类
液态锂离子电池LIB
铝壳锂离子电池 钢壳锂离子电池
锂离子电池
软包装锂离子电池ALB
凝胶态聚合物锂离子电池
聚合物锂离子电池LIP
多孔态聚合物锂离子电池 干态聚合物锂离子电池
锂离子电池研究进展
锂离子电池结构差异
锂电结构差别
聚合物锂离子电池 层叠式 液态锂离子电池（含软包装） 卷绕式
1.综合了LIB与LIP的优势，前段工艺采用LIB技术制作， 工艺与技术成熟；后段用聚合物锂离子电池相对成 熟的软包装技术。因而与真聚合物电池相比有明显 的成本优势。 2.所用设备也相对简单与成熟，故也能减少投资与生 产维护成本。 3.采用液态极片滚压技术，制作高密度极片，因而同 型号电池的体积能量密度相对较高。有优势。 4.可采用水性极片，工艺与材料成本优势。
锂离子电池研究进展
真聚合物锂离子电池应用于大型电源
动力电源系列
15Ah 10C放电
30Ah 5C放电
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池在低温军用电池 中的应用
3 . 5 A h 电池- 4 0 C 放电曲线（3 . 5 A h / 6 串/ 2 4 . 8 8 V ）
30 0:00:32, 24.97 25
放电条件：-40C静置5小时以上，然后0.2C（0.7A）、0.4C（1.4A）、0.6C（2.1A）放电至15V
20
0.2C放电结果：放电4小时25分，约为常温容量的90％
放电电压 V
15
0.4C放电结果：放电2小时06分，约为常温容量的84％ 0.6C放电结果：放电1小时22分，约为常温容量的81％
锂离子电池研究进展
聚合物电池的一些主要用途
后备电源
电动玩具
聚合物锂离子
蓝牙系列
便携式电子产品
电池
电动工具 电动车
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池历程
1990年代初日本SONY公司商业化批量生产
1996年聚合物锂离子电池在美国商业化 1998年中国聚合物锂离子电池产业化 2000日本Sony与Sanyo公司聚合物电池批量生产 2002年中国聚合物锂离子电池产业初具规模
好 好 好 好 好 优秀 2 1.2 1.5 1.2 3.7 3.7 35 41 60 50-80 80 120 150 100-200 200 -10 ~ 60 300 -10 ~ 60 200 -10 ~ 60 无 有 无 <5 < 10 ~30 ~ 30 <10 <5 1 2 10 3 4 5 有毒 有毒 有毒 轻毒 轻毒 固定 固定 固定 固定 固定
300 -20 ~ 60 轻微 无 无
120-160 200-300 > 400 -20 ~ 60 140-200 300-420 > 500 -30 ~ 60
无毒 任意形状
锂离子电池研究进展
锂离子电池简介
锂离子电池基本原理
e-
放电
P o w er S u p p ly
负极 LixCn
充电
XLi++Xe+Cn
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池产业形势
多数企业企图靠规模生产来取胜；
制造成本相对LIB高，急需从工艺和材料上降
低成本
企业进行过度的规模扩张；一些企业不得不牺牲部分聚合 物锂离子电池的性能，采用廉价的正负极材料，简化的工艺等 手段，来降低电池制造成本，以求生存。这样造成电池产品质 量的降低，容易进入品质低，售价低，市场萎缩的恶性循环。
锂离子电池研究进展
锂离子电池研究需努力的方向
一、材料研究 新型高容量正极材料的研究（掺杂与包覆） 高容量无序化石墨材料研究；纳米合金等 电解液添加剂的研究 高性能价格比与更环保的粘合剂研究 高强度隔膜的研究（急需国产化） 二、工艺研究 高能量密度电池结构的研究 IC卡等领域用超薄锂离子电池的研究 更加环保的新加工工艺研究 三、产业化的问题 节能、环保的总体工艺设置、三废处理。
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池产业形势
需求连续增长；但价格持续下
降
由于移动电子产品市场在近几年快速增长，拉动 锂离子电池的需求迅速增长，2003年全球锂离子电池 的产量为14亿只，2004年约为18亿只，据估计2008年 这一产量将达到23亿只，增加约30％，但总价值的增 长却很缓慢，仅从48亿美金增加到52亿美金，只有8 ％左右的增长。据行业统计，锂离子电池市场售价每 年以15％以上的幅度下降。 聚合物锂离子电池电池也面临同样问题。
1998年
1996年
聚合物锂电池
液态锂电池
1990年
镍镉、镍氢电池
1899年以前
铅酸电池
锂离子电池研究进展
二次电池性能对比
电池类型 酸性电池 镍镉电池 银锌电池 镍氢电池 液态锂电池 聚合物锂电池
工作电 重量能 体积能 工作温 循环寿 记忆效 自放 压 量比 量比 度 安全 成本 毒性 形状 命 应 电 (° C) （V） (Wh/kg) (Wh/l)
锂离子电池研究进展
主要内容
聚合物锂离子电池简介与分类
聚合物锂离子电池技术状况 聚合物锂离子电池工艺状况 聚合物锂离子电池产业发展与出路
锂离子电池研究进展
二次电池发展历程
聚合物锂电池：是顺应IT产业迅速发展，在二十世纪末发 展起来的新型高能二次（可充电）电池。它具有重量轻、 体积小、不会漏液、不会爆炸、无污染的优良特性，是 高端便携式电子产品必选电源。
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池产业形势
原材料价格上涨。
自2004年下半年以来，世界石油价格大幅上涨，引起相关化 工材料上涨，特别是聚合物材料占聚合物锂离子电池中相当成 分。普通化工材料与2003年相比都有50％左右的价格上扬，化 工溶剂上涨达70％以上。所以多数聚合物锂离子电池生产企业 不得不面对原材料上涨导致的明显的产品成本升高。当然，原 材料价格的涨跌有些不确定性，但在现阶段，原材料价格上涨 对电池制造企业来说无疑是雪上加霜。
聚合物锂离子电池研究前沿
聚合物电解质及隔膜研究进展
高导电性与高强度聚合物电解质膜的研究； 纳米无机填料的应用研究，如纳米SiO2和TiO2等；
改性聚合物骨架的研究，以提高膜的室温电导率；
各种新型添加剂的研究，提高应用范围。
阻燃型聚合物电解质膜的开发
多元电解质盐复合应用的研究。
Price vs. year
7 6 5
Price
4 3 2 1 0 2000 2001 2002 2003 Year 2004 2005
价格（$/Ah)
2006
?
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池产业形势
价格持续低靡，销售微利甚至无利；
目前聚合物锂离子电池的市场销售价格和液态锂离子电池 的价格很相近。以383562为例，液态售价 8-10元人民币， 聚合 物 12-14元人民币；但聚合物锂离子电池的成本却较高，约高 40％（不包括软包装电池）。故国内聚合物锂离子电池企业举 步维艰
锂离子电池研究进展
Why Polymer Lithium battery？
安全性能好-铝塑软包装不爆炸，
厚度小，能做得更薄-可做到1mm以下，
重量轻-较同等容量的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%! 容量大-较同等尺寸规格的钢壳锂电池容量高10～15% 内阻小-可小于10mΩ，是高倍率放电电源理想选择， 形状可定制-根据客户需求量身定做，充分利用空间，提升容量。 放电特性佳放电平稳，放电平台高，循环寿命更长。
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池技术
聚合物锂离子电池分类
真聚合物
凝胶态聚合物锂离子电池 多孔态聚合物锂离子电池 干态聚合物锂离子电池
聚合物锂离子电池 LIP
假聚合物 聚合物锂离子电池之液态软包装 ALB
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池技术(ALB)
为什么用液态软包装锂离子电池（也称聚合物）？
放电
e-
L oad
S ep era to r E lectro ly te
正极 XLi++Li1-XCoO2+Xe
充电
LiCoO2
放电
L ith iu m M eta l O x id e
C a rb o n C a se A node
总反应 LixCn +Li1-XCoO2
充电
LiCoO2+Cn
C a th o d e
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池产业形势
1996 年美国Bellcore开发可批量生产Hybrid类聚合物锂离子电池
产品来，这一产业开始兴旺。 后来较多研究机构和企业加入这一行业，产业得以增长。 2000年，聚合物锂离子电池在日本和美国商业开发迅速发展。 以Sony公司为首的日本聚合物锂离子电池企业每年的产量都达 到两千万只以上，占世界市场份额50％以上； 中国的聚合物锂离子电池从1998年开始产业化。目前有越来越 多的企业加入聚合物锂离子电池的开发与生产。 中国产能目前已达到年产8000万只的规模。 可见，尽管国内聚合物锂离子电池行业呈现方兴未艾的势态， 但同时也面临不容乐观的形势与极大的挑战，需要相关的企业 与行业组织引起重视。
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池研究前沿
其它材料研究进展
各种添加剂研究，如电解液的成膜添加剂，改善安
全性添加剂；改善电极导电性能的超级碳黑添加剂； 改善膜结构与机械强度的填料等。 超级导电气相碳纤维材料的研究； 集流体的研究，如薄型化与网格分布优化等。 聚合物多孔隔膜的研究在国内正在起步 电解液与电极相容性的研究也是一个研究热点
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池研究前沿
电极制作工艺研究进展
电极工艺研究，如电极制作工艺的低成本化条
件研究。
阴极浆料的制浆均匀性研究，如制作工序的改
进与优化，设备的改进等。 正负极浆料的高效分散剂材料应用研究。Βιβλιοθήκη Baidu ..….
锂离子电池研究进展
锂离子电池工艺研究进展
电池结构工艺研究 电池薄型化研究： 超薄电池应用于智能卡，如IC卡等，低于0.4mm以下的 薄电池； 微米级甚至更薄电极的制备，如印刷与真空镀电极，激 光溅射电极； 超薄高性能包装材料及技术；微电极装配工艺； 大电池结构工艺： Z-型折叠电池结构工艺（兼顾高能量与高功率密度）； 多电池的筛选与串并组合，以及相关电子保护与充放电 平衡工艺的研究。 高性能全固态锂离子电池结构一直是努力的目标。
复合类聚合物电池工艺
代表：美国Bellcore公司 隔膜制作
热复合
电极制作
电池组装
溶剂萃取 加液活化
热处理
复合聚合 物锂离子 电池
锂离子电池研究进展
复合类聚合物电池工艺
代表：美国Bellcore公司 一个单电池(one cell)
热复合
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池研究前沿
相关研究前沿
锂离子电池研究进展
锂离子电池研究进展
聚合物锂离子电池产业形势
无力投入更多的经费进行新产品开发，技术水
平在低位徘徊； 无突破性新技术出现
由于国内锂离子电池企业的残酷竞争，多数企业微利或无利， 生存维持艰难，无进一步的资金来支持新的技术研发，努力目 标变为转向低档廉价的产品，以求企业生存。在这样的形势下， 聚合物锂离子电池这个行业没有企业有开发全新技术的资金与 时间，所以整个行业基本没有突破性的技术出现，能保证目前 的技术水平不退步已算不错