1
產業
以高分子聚合物做為陰極材料
傳統的鋰離子電池所使用的陰極材料鋰鈷氧化物（LiCoO2）、鋰鎳氧化物（LiNiO2）、鋰錳氧化物（LiMn2O4）成本較高，因此許多廠商開發導電型高分子聚合物取代這些陰極材料，常用的高分子聚合物包括：有機硫聚合物（Organosulfide Polymer）、聚苯胺（Polyanaline）與聚吡咯（Polypyrrole）等。
由於高分子聚合物無毒性、成本低、易於加工成形、能量密度高，目前開發的廠商包括：美國的 Bellcore、Valence、AEA、Ultralife 等公司；日本的松下（6752-JP）、東芝（Toshiba Corp., 6502-JP）、湯淺（6674-JP）、日本電池等公司。
以高分子聚合物做為電解液
傳統鋰離子電池所使用的電解液是含有鋰離子化合物的有機溶液，容易揮發燃燒，又有漏液的可能，因此有安全上的顧慮。科學家利用高分子聚合物取代鋰離子電池中的有機溶液，目前廣泛的應用在各種消費性電子產品上，常用的高分子聚合物有下列四種：
➤PEO 系列：PEO（Polyethylene Oxide）屬於「固態高分子」，是高分子聚合物的始祖，1978 年由 Armandl 提出，在常溫下的導電性很差，因此不適合在常溫下使用，工作溫度大約 60～120°C，所以不容易實用化。
➤Polyacrylate 系列：Polyacrylate 屬於「膠態高分子」，為了解決 PEO 系列固態高分子導電性太低的問題，1986 年由 Mead、Hope Industries 公司開發，在固態高分子中加入鹽類及塑化劑，形成膠態高分子。早期多為日本公司開發，目前大多已經放棄而改用 PVDF／HFP 的膠態高分子。
➤PVDF／HFP 系列：PVDF（Poly Vinylidene Fluoride）屬於「膠態高分子」，1994 年由 Bellcore 提出，在 PVDF 中再加入HFP（Hexafluoro Propylene），可以增加機械強度與安定性，而且也比較耐燃燒。其中 PVDF 為目前鋰離子電池所使用的助黏劑（Binder），可以減少正負電極之間的介面問題；而 HFP 的作用在於安定電解液，同時幫助保存電解液。
➤PAN 系列：PAN（Polyacrylonitrile）屬於「膠態高分子」，1975 年由 Feaullade 提出，在高分子中加入低揮發性高介電常數的溶劑形成複合高分子，目前較常使用的高分子材料以 PAN 與 PMMA（Polymethyl Methacrylate）為主。
聚合物鋰電池的特性
➤加工容易：聚合物鋰電池可以製作出厚度更薄的單位電池，也容易製作成任意的形狀，可以應用在各種不同形狀的產品上。
➤能量密度高：可以串聯或並聯來增加電壓或容量。
➤耐高溫：鋰離子電池的鋰離子化合物有機溶液會揮發，因此不耐高溫，而聚合物鋰電池的高分子電解液可以耐高溫達 100°C 以上。
➤低成本：聚合物鋰電池不需要昂貴的隔離膜，所以成本較低。
➤循環壽命長：聚合物鋰電池的充放電次數可以達到 1,200 次以上。
【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀，與產業現狀可能會有差異，若您是這個領域的專家想要提供意見，請自行聯絡作者；若有產業與技術問題請參與社群討論。
《知識力》授權轉載
【延伸閱讀】
77494
