在制作電池封裝時(shí)，大多數(shù)封裝制作商在選擇封裝內(nèi)運(yùn)用的鋰離子電池類(lèi)型時(shí)會(huì)遵照幾個(gè)要害準(zhǔn)則。假設(shè)規(guī)劃要求側(cè)重高性?xún)r(jià)比的供電，并且運(yùn)用環(huán)境比較惡劣，或者封裝外形的全部標(biāo)準(zhǔn)都逾越22毫米，那么圓柱形電池一般是志向的選擇。可是，假設(shè)規(guī)劃要求側(cè)重很薄的厚度，需求定制或非常特別的外形標(biāo)準(zhǔn)，或分量很輕的電池，那么鋰聚合物電池一般是更好的選擇。

鋰離子（Li-ion）電池有三種根本的外形標(biāo)準(zhǔn)：圓柱形，棱形（矩形磚塊狀）和扁平的鋰聚合物（LiPo）電池。最常用的鋰離子電池是圓柱形18650電池（圖1）。這種電池每個(gè)月產(chǎn)量達(dá)幾百萬(wàn)個(gè)，被廣泛用于大多數(shù)筆記本電腦。

18650電池具有最低的每瓦時(shí)本錢(qián)。18指的是單位為毫米的電池直徑，650代表長(zhǎng)度為65毫米。鋰離子電池的圓柱（或棱形）材料層像蛋卷相同卷在一起。圓柱（或棱形）鋰離子電池一般封裝在金屬罐內(nèi)。18650電池的典型容量從2200毫安時(shí)至3000毫安時(shí)不等。

棱形或磚狀電池一般性?xún)r(jià)比較高，并且標(biāo)準(zhǔn)種類(lèi)繁復(fù)，高度可以從約4毫米至約12毫米不等。最常見(jiàn)的外形標(biāo)準(zhǔn)是50毫米長(zhǎng)和34毫米寬。

選用薄聚合物層的鋰離子棱形電池可以封裝在金屬罐內(nèi)（圖2）。值得注意的是，棱形電池有一個(gè)壓力分泌孔，并且端子做在金屬罐上。聚合物電池上的正極和負(fù)極為突出于電池的極耳。棱形電池的典型容量規(guī)模在1000毫安時(shí)到3000毫安時(shí)之間。

鋰聚合物電池有時(shí)也被稱(chēng)為疊層電池，外形標(biāo)準(zhǔn)可以定制。這種電池可以做得非常薄或非常大，取決于實(shí)踐的用途。鋰聚合物電池的首要利益是有多變的外形標(biāo)準(zhǔn)。鋰聚合物電池可以封裝在柔軟的鋁箔層壓袋中，類(lèi)似于咖啡袋材料，僅0.1毫米厚，而圓柱或棱形電池運(yùn)用的鋁或鋼罐厚度一般為0.25毫米至0.4毫米。

鋰聚合物電池通過(guò)在扁平三明治結(jié)構(gòu)中堆疊電極和電解液材料制作而成，而不是像其它圓柱或棱形電池那樣以蛋卷辦法環(huán)繞而成（圖3）。長(zhǎng)度和寬度可以做得非常大。電池容量規(guī)模從比如藍(lán)牙耳機(jī)運(yùn)用的小型電池的50毫安時(shí)到電動(dòng)汽車(chē)電池用的10安時(shí)以上。

鋰離子電池的作業(yè)原理

在放電進(jìn)程中鋰離子從負(fù)極移動(dòng)到正極，充電時(shí)則從正極移動(dòng)到負(fù)極。鋰離子電池的三個(gè)首要功能組件是陽(yáng)極、陰極和電解液，每個(gè)組件都可以運(yùn)用不同的材料。陰極材料一般是以下三種之一：分層氧化物（如氧化鋰鈷），基于聚陰離子的材料（如磷酸鋁鋰），尖晶石（如錳）。

圓柱和棱形鋰離子電池運(yùn)用單獨(dú)的多孔聚合膜，一般是聚乙烯（PE）膜。這種膜坐落電極之間。等到組裝好以后，再回填電解液。

鋰聚合物電池運(yùn)用聚乙烯、聚丙烯（PP）或PP/PE隔絕物。有些鋰聚合物電池運(yùn)用包含電解液的聚合物凝膠，將它涂覆在電極表面。在封裝之前這種結(jié)構(gòu)或許先要進(jìn)行層壓處理。

鋰聚合物電池可以卷起來(lái)，或像紙牌相同疊起來(lái)。鋰聚合物電池可以做得非常薄，最小可以做到約半個(gè)毫米。可是，這種極限封裝或許會(huì)浪費(fèi)很多空間，因此電池厚度一般在2毫米至6.5毫米之間。

電池的機(jī)械特性

人們或許會(huì)對(duì)鋰聚合物電池及其柔性封裝發(fā)生誤解。這種柔性封裝常常誤導(dǎo)人們的認(rèn)識(shí)，因?yàn)殇嚲酆衔镫姵卦谘b入設(shè)備時(shí)應(yīng)堅(jiān)持平坦，在電池體系中安裝時(shí)乃至不能曲折。

曲折鋰聚合物電池會(huì)使陽(yáng)極和陰極材料彼此接近，或許導(dǎo)致意外的電鍍和短路，然后縮短電池循環(huán)運(yùn)用次數(shù)，并發(fā)生潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。聚合物電池上面的軟包裝很簡(jiǎn)單穿孔，也比金屬罐更簡(jiǎn)單脹大。

與圓柱形電池比較，鋰聚合物電池具有較低的體積能量密度，這是因?yàn)閳A柱形電池具有特別健旺的形狀，不會(huì)發(fā)生變形，因此可以運(yùn)用非常高的電極密度。并且材料選擇也愈加簡(jiǎn)單，因?yàn)閳A柱形電池發(fā)生的少數(shù)氣體對(duì)性能或形狀沒(méi)有影響。

對(duì)鋰聚合物電池來(lái)說(shuō)狀況就不是這樣了。不過(guò)能量密度方面的這種缺陷可以通過(guò)封裝密度方面的利益加以補(bǔ)償。除了電池之間丟失的空間外，圓柱形電池是固定標(biāo)準(zhǔn)的，大多數(shù)直徑是18毫米，因此在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)無(wú)法利用上全部可用空間。

電池的電氣特性

電池的電壓不取決于封裝，而是取決于內(nèi)部的有源材料。從最高電壓到最低電壓擺放，這些材料包含錳尖晶石、氧化鈷（CO）、鎳錳鈷（NMC）和磷酸鐵。包含鋰聚合物電池在內(nèi)的絕大部分鋰離子電池運(yùn)用的有源材料是氧化鈷、鎳錳鈷或兩者的混合物，因此電壓規(guī)模應(yīng)該是相同的，從最低的3V到最高的4.2V。

鋰聚合物和棱形電池的充電次數(shù)都要比圓柱形電池多，因?yàn)樗鼈兊募s束不是很?chē)?yán)格，容許電極在循環(huán)充電期間更自由地脹大和縮短。就拿具有1C充電/放電循環(huán)壽數(shù)的2.7安時(shí)圓柱形電池為例，在通過(guò)500次充放電后仍具有初始容量的90%。即將推出的最新電池規(guī)劃在500次充放電后仍可以到達(dá)初始容量的95%，循環(huán)次數(shù)乃至可以逾越1000次。

與封裝在鋼或鋁罐中的電池比較，刺破電池將使鋰聚合物電池面對(duì)大得多的風(fēng)險(xiǎn)。穿孔的電池或許導(dǎo)致內(nèi)部短路，并使電池發(fā)熱。即便電池沒(méi)有短路，走漏也會(huì)使?jié)駳膺M(jìn)入，終究導(dǎo)致電池自放電和失效。電池也會(huì)因陽(yáng)極與濕氣發(fā)生反應(yīng)而脹大。因此在運(yùn)用電池以及封裝規(guī)劃時(shí)有必要非常慎重，不能讓尖利的物體觸摸電池。

邊際短路是另一個(gè)簡(jiǎn)單被忽視的問(wèn)題。封裝中的鋁層是導(dǎo)電的，因此當(dāng)它在封裝邊際露出出來(lái)時(shí)，或許使與它觸摸的元件發(fā)生短路。別的，當(dāng)銜接鋁層的極耳短路時(shí)，電池內(nèi)部將發(fā)生腐蝕反應(yīng)。當(dāng)極耳沿封裝邊際曲折時(shí)就會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。再次重申一下，電池的運(yùn)用和封裝規(guī)劃要求非常慎重。

有關(guān)全部鋰離子電池來(lái)說(shuō)都存在過(guò)度放電損壞問(wèn)題，但鋰聚合物電池中發(fā)生的氣體愈加明顯。當(dāng)電池電壓太低時(shí)（大約1.5V），陽(yáng)極反應(yīng)初步發(fā)生氣體。跟著電壓繼續(xù)下降至1V以下，陽(yáng)極集電極的銅初步溶解，進(jìn)而使整個(gè)電池短路。嵌入在電池封裝中的電池辦理體系（BMS）應(yīng)防止過(guò)度放電。

過(guò)度充電會(huì)發(fā)生相同的問(wèn)題。當(dāng)電池處于高電壓（大約4.6V）時(shí)，電解液初步分化，陰極處將發(fā)生氣體。圓柱形電池集成有壓力激活電流中斷器件（CID），當(dāng)發(fā)生氣體壓力時(shí)會(huì)阻撓過(guò)充。聚合物電池沒(méi)有任何CID器件。雖然它們的脹大有助于通過(guò)新增電池阻抗而阻撓進(jìn)一步過(guò)充，但這應(yīng)該僅僅終究的防護(hù)手法。除了通過(guò)充電器對(duì)充電進(jìn)程加以操控外，一般還會(huì)新增外部熱熔絲完成過(guò)充保護(hù)。

外部短路時(shí)因?yàn)榘l(fā)熱和過(guò)度放電或許導(dǎo)致電池脹大。圓柱形電池集成有正溫度系數(shù)（PTC）器件，當(dāng)外部短路導(dǎo)致大電流而使該器件被加熱或自發(fā)熱時(shí)自身將因擴(kuò)張而形成高電阻。聚合物電池沒(méi)有這種集成的PTC，因此只能新增外部PTC或熱熔絲進(jìn)行短路保護(hù)。

與其它類(lèi)型的鋰離子電池比較，鋰聚合物電池每瓦時(shí)的本錢(qián)更高，原因有多個(gè)方面。首先，高質(zhì)量疊層材料和容許密封口袋的專(zhuān)用極耳非常貴重。其次，制作速度比較慢，然后新增了勞動(dòng)力和開(kāi)支本錢(qián)。終究，雖然慢速生產(chǎn)有助于完成標(biāo)準(zhǔn)靈活性，但會(huì)導(dǎo)致較低的良率和較高的原型創(chuàng)立本錢(qián)。