鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:915次 | 2021年02月26日
鋰離子電池包的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要怎么樣設(shè)計(jì)安全?
鋰離子電池包通常有兩種外型:圓柱型和方型。電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu),用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰及鋁箔組成的電流收集極。負(fù)極由石墨化碳材料和銅箔組成的電流收集極組成。鋰離子電池內(nèi)充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件,以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時(shí)保護(hù)電池不受損壞。
鋰離子電池包的材料重要構(gòu)成為正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜以及外殼。
正極材料---正極材料占鋰離子電池成本30%--40%,正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能,其成本也直接決定電池成本高低。采用能吸藏鋰離子的碳極,放電時(shí),鋰變成鋰離子,脫離電池陽(yáng)極,到達(dá)鋰離子電池陰極。
負(fù)極材料----材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物,如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物。
電解質(zhì)---鋰離子電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。電解液在鋰離子電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子的用途電解液在正負(fù)電極間起到運(yùn)輸電荷的用途,它影響著鋰離子電池包的能量密度、功率密度、寬溫應(yīng)用、循環(huán)壽命、安全性能等因素。
隔膜---鋰離子電池的結(jié)構(gòu)中,隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復(fù)合膜,尤其是PP/PE/PP三層隔膜不僅熔點(diǎn)較低,而且具有較高的抗穿刺強(qiáng)度,起到了熱保險(xiǎn)用途。
外殼---鋰離子電池的外殼重要有鋼殼和鋁殼兩種類型。采用鋼或鋁材料,蓋體組件具有防爆斷電的功能。
所有的鋰離子電池包爆炸都是由短路引起的,引起短路的現(xiàn)象有過充、過放、過流、過熱,它們是通過鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)而形成電池短路的。
鋰離子電池包逗留的正負(fù)極應(yīng)該潔凈,穿梭其間的電解液、隔膜也應(yīng)無雜質(zhì),但在制造過程中,電解液與隔膜難以完全防止沾著金屬粉塵、銅箔或者鋁箔等碎片。當(dāng)人們使用不當(dāng)(過充、過放、過流)或者把鋰離子電池爆置于極端環(huán)境(過高溫度)下,鋰離子電池就會(huì)過熱,碎片在常溫下的安靜狀態(tài)被打破,從而會(huì)在一個(gè)較熱的電解液空間中進(jìn)行熱運(yùn)動(dòng)。下一步,假如碎片接近了隔膜,熱的碎片將影響隔膜的隔離用途,也就造成短路。因此,現(xiàn)在有一種聚合物鋰離子電池以膠體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì),可以降低短路的概率。