锂聚合物电池将主导移动应用市场

上网时间: 2000年02月01日? 作者:James Jiang? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:锂聚合物电池? Lithium battery? 镍镉电池?

由于锂聚合物电池电能密度更高,可实现更长的供电时间,在移动通信市场,笔记本电脑和手机是目前最大的锂聚合物电池消耗者。笔记本电脑和手机的激增是推动电池技术发展和产量提高的主要动力。NEC Moli Energy Corporation销售和工程部总经理Kiyokazu Isobe说:“方块式锂离子电池会成为移动通信(手机和笔记本电脑)应用的主流电源。”手机供应商现在集中精力开发和生产的是高技术含量的锂离子电池,特别是方形和柱形锂离子电池。由于采用凝胶状电解质,锂聚合物电池在向薄化发展,满足智能卡等超薄型应用;锂离子保护电路进一步加强,安全性能得到提高。锂聚合物电池以其多种优势不断侵蚀镍镉电池的市场。

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锂聚合物电池主要用于
移动设备。

中国移动通信行业,特别是手机数量每年翻倍增长,电池市场潜力巨大。“中国手机用电池以两位数速度增长。”Varta Geratebatterie GmbH微电池部高级产品经理Ingmar Knop说,“Varta的研发主要集中在大能量密度高级锂聚合物电池,促进在手机电池市场的广泛应用。另外,Varta还为智能卡应用推出了一款厚度小于1mm的锂聚合物电池,满足超薄应用。”

锂聚合物电池的电解液是凝胶状而非液态,不仅具有特殊的安全性,而且还可根据用户的要求做成各种形状。锂离子电池将以大电量、安全、电密度高蚕食镍、钴电池的领地。“锂聚合物电池会对手机电池市场造成重大冲击,对笔记本电脑市场也会有一些影响。”Huret Associates总裁Barry Huret说,“但是锂聚合物电池的批量生产却有困难。”

锂离子电池蚕食镍镉电池市场

充电式锂离子电池将以更轻、更安全和更持久耐用的优势挑战镍镉电池。据Darnell Group的预测,由于NiCd电池将受到环保方面的限制,到2004年,锂离子电池将从现有的37%的份额提高到51%的份额。Ericsson, Motorola和Nokia都将向手机用户提供锂离子聚合物电池。Moltech公司的方块形硫化锂电池将于2001年投入批量生产。其目标应用为笔记本电脑、移动电话和电动工具。“由于镍镉电池的材料价格较低,所以在没有严格的环保要求的国家和价格比能量密度更重要等应用环境,镍镉电池还会受欢迎。另外,要求超高速放电的应用环境,如电动工具、汽车、飞机,以及高温应急灯,由于技术和价格因素,有Ni-MH电池可用。总的来说,镍镉电池会以每年3-5%的速度减少。”Knop说。

锂聚合物电池将主导移动应用市场_Ingmar Knop_2

Ingmar Knop
Varta微电池部

现在的电池新技术是可充电锂离子聚合物电池,锂离子聚合物电池在外形上有更大的可塑性,同时安全性更高。锂离子聚合物电池与锂离子电池的能量密度基本相同,由于它采用凝胶状电解物而非液态电解质,所以可根据应用或用户的特殊要求做成各种形状和大小。

然而,锂聚合物电池比其它电池贵30%。要占领市场就得降价。今后五年,锂离子聚合物电池的价格会慢慢下跌,但会比普通锂离子电池贵20%,比镍氢电池贵40-50%。锂离子聚合物电池要占领其它充电电池的市场份额要花几年时间。与今年0.4%相比,锂离子聚合物电池要到2004年才能占7%的市场。“尽管锂聚合物电池是好东西,但不可能完全取代已经占领了市场的其它普通锂离子电池。”Huret Associates Inc.的Barry Huret说。

锂离子聚合物电池不仅会在移动电话中流行起来,它还将用于笔记本电脑。Valence Technology Inc.公司开始推出基于锰的锂聚合物电池。基于锰的锂聚合物电池是过去两年电池领域的几个技术突破之一,Valence公司营销副总裁Bill Battison说:在室温环境,这种电池的充放电次数可达700-800次。根据不同的容量要求,电池可做成不同的厚度。

锂离子电池电更高容量可延长供电时间

锂离子电池制造商在想方设法提高电池的能量密度,这对笔记本电脑、移动电话和其它无线通信设备等到都很重要,因为提高电池能量密度可延长电池对设备的供电时间。

加拿大Electrofuel公司推出的锂离子高聚合物电池的能力密度达470Wh/l或183Wh/Kg。该公司市场部副总裁David Murdoch说:完全充满电的高聚合物电池可让膝上型电脑工作15小时以上。David Murdoch预测,到2001年,SuperPolymer的能量密度可达600 Wh/l(或225 Wh/kg)。Electrofuel公司的电池可用于电脑、移动电话、国防和便携式医疗设备。该公司希望这类电池可用于电动自行车等,SuperPolymer可做成任意形状。

锂离子电池制造商在想方设法提高电池的容量。Matsush_ita Battery Industrial Co. Ltd.的Panasonic OEM电池部就提高了几种电池的容量,如34×50×6.5mm锂离子棱形电池达到875mAh,18650圆形电池达到1,800 mAh,17650圆形电池达到1,500 mAh,34×50×10mm电池达到1,550mAh. Moltech Corp.将生产一种基于硫化锂(lithium-sulfur)技术的充电池。该电池电压为2.1V,能量密度为200 Wh/kg(或260-300 Wh/l),厚度仅几毫米。

NEC Moli现在上市的锰锂离子电池有用于寻呼机和PDA的MP6(650-mAh)、用于移动电话的MP9(1,110 mAh)、用于手持终端的MP10AL(1,040 mAh)和用于PC的园柱形电池(1,850 mAh)。

Thomas & Betts Co.开始推出一种可让膝上型电脑工作12小时的电池。该电池基于锂聚合物技术,有标准A4型(9mm重660克),另一种更小些(6mm,5-6小时工作时间),是为安装在显示屏背后或主机内而设计的。能量密度为155-170 Wh/kg(或300-340 Wh/l)。

锂聚合物电池安全性提高

随着电池电量日趋加大,电池的安全性成了大家关心的问题。NEC Moli Energy Corporation销售和工程部总经理Kiyokazu Isobe说:“我们相当关注电池的安全性能。”NEC Moli Energy声称其锰锂离子电池在过压状态下的固有安全性比钴电池高。NEC Moli Energy动力设备高级产品营销经理Michael Hasegawa说:“我们改变电池的化学成份,从化学的角度保证安全。作为系统解决方案,因为电池的保护电路更为简单且形体更小,所以我们可降低生产技术费用。”

Battery Engineering Inc.的锂离子聚合物充电电池采用固态聚合物电解质,解决了电解液泄漏问题。Battery Engineering.总裁Ian Irving说:“我们从三种单体中开发了一种专利的聚合物电解质,与Bellcore的系统不同。用Bellcore系统的电池会发生泄漏,而专利的聚合物电解质不会。只要没有汇漏,这种电池就非常安全,它从化学的角度避免了过充电和过放电,其长寿命且电量密度高。”

硫化锂(lithium-sulfur)技术把锂和硫放在一种薄膜夹层中,从而生产出很轻、很薄的电池。锂、硫技术具有天然的过充电保护能力,比其它锂电池技术更为安全。另外,硫化锂电池不含重金属镉和钴,所以也不污染环境。Moltech在2000年推出用于笔记本电脑、移动电话和电动工具用的硫化锂电池。

日本NEC Moli Energy Ltd.的锰锂离子电池也具有过充电保护功能,比钴电池和其它锂电池具有更高的安全性。这种锰锂离子电池可用正温度系数和热融丝做电路保护,可减少保护元件个数,降低成本。NEC Moli Energy能源部高级产品营销经理Michael Hasegawa说:随着电池电量越来越大,安全问题越来越突出。我们选用的材料本身就具有较高的安全性,所以保护电路就更简单,电池封装也更小。

Toshiba America Electronics Inc.业务开发部经理Ritch Russ说:“TAEC的混合锂聚合物电池没有泄露问题,因为该电池没有液体,不象其它锂电池会因漏液而引发火花或火灾。”这也意味着可省去保护锂聚合物电池的电路。取消保护电路意味着过去电池组件设计所需的费用和空间都可省去。

为了满足环保需求,新型电池都减少或避免使用有污染性的汞、镉和铅。Ingmar Knop先生说:“除了一些钮扣电池由于安全的原因需要一点点的汞外,Varta其它小型电池基本上不用汞、镉和铅。”

锂离子电池向薄化发展,满足智能卡应用


日本松下电池工业公司生产出厚度仅为0.4mm的薄型钮扣型氧化锰锂电池样品。该电池除了适用于ISO标准的IC卡(厚0.76mm)以外,还可作为非接触型卡的电源使用。该电池从2000年春季开始批量投产。

锂聚合物材料是实现电池薄化的一种重要方式。锂聚合物是一种凝胶状电解质,正是由于锂聚合物的开发成功才实现了电池的超薄可能。Isobe说:“要做薄电池,用锂聚合物材料。”电池原材料开发商Moltech Corp.走的是另外一条路,该公司下一代可充电电池基于硫化锂技术,电池电压为2.1V,容量大于200 Wh/kg,厚度仅几毫米。Moltech Corp.的销售和市场总监David L. Williams说:“用新材料,电池厚度可小于100微米”。新的电池技术采用的新材料可让锂离子和硫附着在薄膜片上,使得电池更轻、更薄。大表面积设计包括多个材料层,包括进行金属化处理的薄绝缘体、锂阳极、阳极膜、隔离物/电解质、阴极膜、硫化阴极和金属化处理的薄绝缘体。

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锂聚合物电池逐渐蚕食
镍镉电池的市场。

此外,Williams说:该电池的化学特点为电池提供了一个固有的过压保护,使得此类电池比现有的电池技术更安全,可取消保护电路。由于该电池技术不使用任何重金属,如镉或钴,所以没有污染问题。

Varta Batteries Inc.生产一种锂/锰氧化聚合物电解液电池系统,具有超薄特点,可为智能卡供电。该LFP25超薄电池在3V额定电压时具有25mAh的电量,厚度仅0.4mm。工作电压为2.8V时,其放电电流曲线平滑。现有供智能卡用的86×54×0.7mm和供手机用的86×54×4.5mm两种类型。

Valence生产4×4英寸笔记本电脑电池、IMP系列手机电池,改变电池厚度可改变电池电量。电池做薄之后可用于modem和PCMCIA卡。

Battery Engineering Inc.的锂聚合物可充电电池有86×54×0.7mm(智能卡用)和86×54×4.5mm(手机用)两种。

锂电池安全性不断增强

“电池保险丝最根本的革新是采用了低温、低电阻聚合物的正温度系数材料。这改善了电池升温时的过充电效应。”Raychem的营销经理Frank Owen说。Raychem的PolySwitch电池自复位保护保险丝在25℃时可通过2.4A电流,对大电流(特别是无线产品)应用提供过热和过流保护。该保险丝可安装在6mm宽的prismatic电池内。

Usar Systems Inc.专门开发输入器件和电源管理IC,其开发的智能电池系统管理器可使笔记本电脑电池的工作时间延长20%,充电时间快60%。Usar Systems总裁John Milios说:“智能电池管理技术可解决电池测量和容量保持中的安全性和精确性。”

Ingmar Knop 微电池部高级产品经理

Varta Geratebatterie GmbH

电话:(49) 7961 83 469

传真:(49 7961 83 73 469

E-mail: ingmar.knop@varta.com

1Kiyokazu Isobe,销售、工程部总经理

NEC Moli Energy Corporation

电话:(81-3) 5439 6013


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