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从行动装置的普及开始，锂离子电池便 在行动电源供应上，扮演了非常重要的角色。然而由于行动装置以轻薄、可携为主要诉求，在其设计上难免需要配合这些需求而做改变，而扮演要角的电池，也被迫得在其外型方面跟着做出变化。这使得聚合物锂电池因此成为行动市场的明日新星。

只不过，锂离子电池和聚合物锂电池两者究竟有何不同，聚合物锂电池为何会成为iPhone、iPad等产品的首选？它究竟具有何种优势？非常值得进一步厘清。

锂离子电池快速普及

先从锂离子电池开始看起。锂离子(Li-ion)电池以其高能量密度为最大特色，最初于1990年由日本Sony公司将其商品化。到了1996年，由于Windows 95作业系统开始带动笔记型电脑的盛行，这使得锂电池的重要性开始受到瞩目。此外，由于手机市场也大约于此时开始飙速成长，锂电池的普及速度也飞快增加。到了1998年，已经有三成左右的手机开始采用锂电池来供电了。

采用液态电解质的锂离子电池，在生产时必须采用铁罐之类的金属容器来存放原料，依其外形可区分为「圆柱型」(Cylindrical;或称圆形)以及「方形」(Prismatic)两种。因为如此，所以其物理性质大大限制锂离子电池的薄行化设计。且一旦薄行型化之后，其电池强度也会降低，因此受到限制，无法以大面积的方式制造。焦点议题

而就生产方面来看，圆形锂离子电池的生产技术较方形来得成熟，以机械式生产快速而有效率。方形锂电池则必须以雷射来焊接容器的主体，单位时间内的产出量只有圆形锂电池的一半。

当然不论圆形与方形，都还是各有其优点。圆形锂电池的电容量(Capacity)较高，至于方形锂电池可将其打造成较轻薄的外型，来容许行动装置厂商设计出更小巧的机种。这也是目前市面上常见的手机或数位相机等产品，其锂离子电池皆为方形的原因。

聚合物锂电池高举薄型化大旗

尽管锂离子电池随着行动装置的大幅成长而更为普及，然而使用上的问题也开始一一浮现。锂离子电池在高低温不同环境中使用非常容易缩短寿命，例如在笔电环境中，由处理器所造成之封闭高温的使用环境，对于必须长期处于约45°C温度使用之电池寿命，是个非常严格的考验。

另一个最为重大的问题，就在于现今行动装置的薄型化设计。手机、平板电脑越做越薄，系统不断挤压，机身内几乎找不到多余的空间。在这种情况下，传统锂离子电池硕大的外型，既使采用方形锂电池，依旧难以解决做薄的问题。必须彻底改变，才有办法克服这道障碍。

聚合物锂电池 (Polymerlithiumbattery)正是为了解决这个问题而诞生。这种电池又称为「高分子锂电池」，其基本发电原理与锂离子电池相同。阳极材料完全一样，但阴极材料及其电解液，则改用不同材料来制作。聚合物锂电池以高分子聚合物来取代锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)、锂锰氧化物(LiMn2O4);或者以高分子聚合物取代锂离子化合物的有机溶液。

分析材料成本后发现，传统的锂离子电池所使用的阴极材料，包括锂钴氧化物(LiCoO2)、锂镍氧化物(LiNiO2)、锂锰氧化物(LiMn2O4)等成本较高，因此相关厂商陆续开发导电型高分子聚合物，来取代这些阴极材料。目前常用的高分子聚合物，包括有机硫聚合物(Organosulfide polymer)、聚苯胺(Polyanaline)与聚？咯(Polypyrrole)等。

由于这些高分子聚合物具有无毒性、成本低、易于加工成形、能量密度高等优点，目前积极投入开发的厂商包括美国的Bellcore、Valence、AEA、Ultralife等，在日本则有松下、东芝、汤浅、日本电池等厂商。

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唯高分子独尊!

聚合物锂电池的优点非常多。其电解质为胶状，无电解液外漏的问题，但锂离子电池的钢、铝罐等包覆​​体破漏后，电解液就会立即外漏。另外，由于适形性佳，也让电池业者可将聚合物锂电池设计成薄形。薄形化的优点，不只在于视觉上的美观，同时也可争取电池的散热面积，使电池拥有较佳的散热性。

聚合物锂电池跟普通锂离子电池最大的差别，在其与电芯的外包装材料。绝大部分的聚合物锂电池都是采用软塑料纸作为外包装，但普通锂离子电池则必须使用钢或铝等金属外壳。聚合物锂电池与锂离子电池有相同的化学性能，内部结构甚至是相同的，所以它是以锂离子电池为基础，所发展出的新型电池。

SONY自1999年开始量产聚合物锂电池之后，由于其价格比起锂离子电池要高出许多，而且其常规的容量并没有比液态锂电池高出多少，在效能相同、且价格偏高的情况下，并没有足够的优势来支撑其快速普及的速度，这也成为手机厂商采用聚合物锂电池的最大障碍。

聚合物锂电池最大的转机，就在于蓝牙耳机。近年来新款的蓝牙耳机纷纷采用了聚合物锂池，正是因为其可塑性高，能配合不同外观的电子产品进行设计。

渐渐地，聚合物锂电池的优势被设计人员知道后，电子装置(特别是对于薄形化需求特别高的行动装置)的设计，不必再拘泥于电池外型，而是可以先依据设计者的构想进行设计，再利用聚合物锂电池的特性，在剩余的空间角落放置电池。这种产品特色，加上苹果在其产品上大量采用，让原本吸引力不怎么高的聚合物锂电池，市场一下子被打开。

由于行动需求提高，使得锂电池需求量不断增加，而聚合物锂电池也被公认为未来最具发展潜力和应用市场的电池产品。目前全球生产聚合物锂电池的主要厂商包括日本Sony、三洋、和韩国三星等，台湾则有威力(深圳威力能)，中国大陆的厂商包括东莞新能源-ATL、惠州TCL金能、天津力神、深圳比亚迪、顺德精进能源、深圳比克和泉州优科等大厂纷纷投入生产行列，其他有兴趣小厂更是不计其数。

近期日本一连串出问题的锂离子电池回收，让电池安全问题又被浮现，这也使得高安全性的聚合物锂电池成为市场新宠。消费市场需要更安全、环保的产品，聚合物锂电池正好符合这样的需求，其市场前景非常乐观。

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苹果带动需求

苹果新iPad除了使用相同的聚合物锂电池外，为了满足高解析度面板、4G的高频宽传输等高耗电零组件的需要，也将电池芯容量加大，从原本的2300mAh提高至3800mAh，增加容量幅度达65%。

聚合物锂电池在产品规格上，向来都以客制化为主。早期的手机因为少量多样的特性，因此在产能的供给上一直维持保守。但随着苹果新iPad所造成的硬体跟随潮流，未来手机与平板系统耗电将势必提升，连带使得聚合物锂电池的需求也大涨。

观察新iPad的系统​​设计，仍旧属于一串连三并联的模式，对于电池保护板的差异来说并不大，尽管对电池组装良率的提升将造成一些难度，但整体而言，对于电池芯厂仍是利多的趋势。

随着苹果点燃聚合物锂电池风潮，新款平板与Ultrabook对于大型聚合物锂电池需求也随之起飞。以制程特性而言，大型与小型锂电池的差异并不高，主要关键还是在于薄型化所产生的良率问题，但根据了解，目前尚未造成产能瓶颈。

苹果新iPad推出后，对于终端市场、零组件的产品价格影响都在逐步发酵。根据集邦科技研究调查，大型聚合物锂电池将随着系统耗电规格的提升，而有更多市场需求，连带也使电池芯单价走入更合理的以量制价局面。

结语

值得观察的是，聚合物锂电池一般多用于不能更换电池，又需要轻薄设计的产品上，对于目前市场上仍以可更换锂电池为主流设计的行动装置，聚合物锂电池是否能被大量采纳还有待观察。然而聚合物锂电池的优势，正好完全符合行动装置的设计需求，加上苹果带起使用风潮，未来聚合物锂电池被应用在更为广泛的消费市场上，是可以期待的。

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(本文刊载于CTIMES杂志247期/2012年5月号)