鉅大LARGE | 點擊量：5229次 | 2019年05月20日
鋰電池結(jié)構(gòu)及工作原理
鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機(jī)和條記本電腦使用的都是鋰離子電池，平常人們俗稱其為鋰電池。而真確鋰電池因為兇險性大，很少運用于日常電子產(chǎn)品。
鋰離子電池是一種充電電池，它要緊寄托鋰離子在正極和負(fù)極之間挪動來工作。在充放電進(jìn)程中，Li+在兩個電極之間來回嵌入和脫嵌：充電池時，Li+從正極脫嵌，通過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀況；放電時則相反。一般接收含有鋰元素的材料作為電極的電池，是今世高機(jī)能電池的代表。
鋰離子電池的工作道理
鋰離子電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒有金屬鋰存在，惟有鋰離子，這便是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池的充放電進(jìn)程，便是鋰離子的嵌入和脫嵌進(jìn)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌進(jìn)程中，一起伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌（習(xí)氣上正極用嵌入或脫嵌表明，而負(fù)極用刺進(jìn)或脫插表明）。在充放電進(jìn)程中，鋰離子在正、負(fù)極之間來回嵌入/脫嵌和刺進(jìn)/脫插，被氣象地稱為“搖椅電池”。
當(dāng)對電池進(jìn)行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子通過電解液運動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀布局，它有良多微孔，抵達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。一樣，當(dāng)對電池進(jìn)行放電時（即咱們使用電池的進(jìn)程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
一般鋰電池充電電流設(shè)定在0.2C至1C之間，電流越大，充電越快，一起電池發(fā)燒也越大。并且，過大的電流充電，容量不行滿，因為電池里邊的電化學(xué)反應(yīng)必要光陰。就跟倒啤酒一樣，倒太快的話會發(fā)生泡沫，反而不滿。
對電池來說，平常使用便是放電的進(jìn)程。
鋰電池放電必要留意幾點：
第一，放電電流不能過大，過大的電流引起電池里邊發(fā)燒，有或許會造成永遠(yuǎn)性的妨礙。在手機(jī)上，這個倒是沒有題目的，能夠不考慮。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
第二，通通不行過放電！鋰電池最怕過放電，一旦放電電壓低于2.7V，將或許引起電池報廢。幸虧手機(jī)電池里邊都曾經(jīng)裝了護(hù)衛(wèi)電路，電壓還沒低到損壞電池的程度，護(hù)衛(wèi)電路就會起感染，休止放電。從圖上能夠看出，電池放電電流越大，放電容量越小，電壓下降更快。
鋰離子電池結(jié)構(gòu)
正極：活性物質(zhì)，導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體。
電池放電時從外電路取得電子的電極,此刻電極發(fā)生復(fù)原反應(yīng)。平常是電位高的電極。鋰離子電池中的鈷酸鋰、錳酸鋰電極等。
負(fù)極：活性物質(zhì)（石墨、MCMB、CMS)，粘合劑、溶劑、基體。
電池放電時向外電路運送電子的電極，此刻電極發(fā)生氧化反應(yīng)。平常是電位低的電極，鋰離子電池中石墨電極。
隔膜
隔膜是放置于南北極之間，作為隔絕電極的裝配，藉以避免南北極上的活性物質(zhì)干脆觸摸而造成電池里邊的短路。但隔膜仍需能讓帶電離子通過，以形成通路。
隔膜要求：
1、離子透過分大
2、機(jī)器性強(qiáng)度得當(dāng)
3、本身為絕緣體
4、不與電解液及電極發(fā)生反應(yīng)
原料：單層PE（聚乙烯）大概三層復(fù)合PP（聚丙烯）+PE+PP
厚度：單層一般為0.016～0.020妹妹，三層一般為0.020～0.025妹妹
電解液
外殼五金件（鋼殼、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片、絕緣膠帶）
鋰離子電池電芯原材料
正極材料
正極材料在鋰電池中市集容量最大、附加值較高，約莫占鋰電池成本30%，毛利率低則15%，高則70%以上。
當(dāng)時已批量運用于鋰電池的正極材料要緊有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鈷鎳錳酸鋰以及磷酸鐵鋰。
鎳酸鋰電池安全性最差（過充易起火），高溫耐受度最低（高溫剖釋），組成難度最高。
鈷酸鋰最早完成貿(mào)易化運用，手工展開至今曾經(jīng)很成熟，并已寬泛運用在小型低功率的便攜式電子產(chǎn)品上，如手機(jī)、條記本電腦和數(shù)碼電子產(chǎn)品等。
磷酸鐵鋰作為鋰離子電池用正極材料具有良好的電化學(xué)機(jī)能，充放電渠道非常安穩(wěn)，充放電進(jìn)程中布局安穩(wěn)。一起，該材料無毒、無玷污、安全機(jī)能好、可在高溫環(huán)境下使用、原材料來歷寬泛等優(yōu)點，是當(dāng)時電池界競相開發(fā)研究的熱門。
負(fù)極材料
負(fù)極材料占鋰電成本比例較低，要緊有碳負(fù)極材料和非碳負(fù)極材料。
碳負(fù)極材料：被當(dāng)時商品鋰離子電池寬泛接收。
優(yōu)點：安全、輪回壽數(shù)較長，費用便宜、無毒。
缺點：品質(zhì)比能量對照低。
非碳負(fù)極材料：按組成分為鋰過渡金屬氮化物、過渡金屬氧化物和納米合金材料。
優(yōu)點：有很高的體積能量密度。
缺點：輪回安穩(wěn)性差，不行逆容量較大，制備成本較高，還未家當(dāng)化。
負(fù)極材料往日以前進(jìn)容量和輪回安穩(wěn)性為目標(biāo)，將碳材料與種種高容量非碳負(fù)極材料復(fù)合以開發(fā)高容量、非碳復(fù)合負(fù)極材料。
隔膜材料
市集化的隔膜材料要緊因而聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜，此中PE產(chǎn)品要緊由濕法工藝制得，PP產(chǎn)品要緊由干法工藝制得。
PE產(chǎn)品與PP產(chǎn)品的特性對照：
1、PP相對更耐高溫，PE相對耐低溫；
2、PP密度比PE小；
3、PP熔點和閉孔溫度比PE高；
4、PP成品比PE脆；
5、PE對環(huán)境應(yīng)力更靈敏。
要緊的隔膜材料產(chǎn)品有單層PP、單層PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、雙層PP/PE、雙層PP/PP和三層PP/PE/PP等，此中前兩類產(chǎn)品要緊用于3C小電池領(lǐng)域，后幾類產(chǎn)品要緊用于動力鋰電池領(lǐng)域。
在動力鋰電池用隔膜材料產(chǎn)品中，雙層PP/PP隔膜材料要緊由中國企業(yè)生成，在中國大陸使用，這要緊是因為當(dāng)時階段還沒有中國企業(yè)能將PP與PE制成雙層復(fù)合膜的手工和才氣。而環(huán)球汽車動力鋰電池使用的隔膜以三層PP/PE/PP、雙層PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料產(chǎn)品為主。與此一起，其余少許新式隔膜材料產(chǎn)品也在接續(xù)出現(xiàn)并開端完成運用，可是，因量少價高，要緊照常用在動力鋰電池制造領(lǐng)域。這些產(chǎn)品要緊有：涂層處置的聚酯膜（PET，Polyethyleneterephthalate）、纖維素膜、聚酰亞胺膜（PI）、聚酰胺膜（PA），氨綸或芳綸膜等等。這些隔膜的優(yōu)點是耐高溫，且具有低溫輸出、充電輪回壽數(shù)長、機(jī)器強(qiáng)度適中的特征?？偟膩砜?，鋰電池隔膜材料產(chǎn)品出現(xiàn)出明顯的多樣化展開趨向。
電解液
鋰離子電池電解液材料要點在于高安全性、高環(huán)境適應(yīng)性，要緊展開將密集在：新式溶劑（工作溫度局限拓寬）、離子液體、新式鋰鹽（前進(jìn)環(huán)境適應(yīng)性）、添加劑（阻燃、氧化復(fù)原穿梭、護(hù)衛(wèi)正負(fù)極成膜等）等方面，與新式正、負(fù)極材料相般配，前進(jìn)安全性、功率和容量，終究安全利便地運用于電動車、儲能、航天以及更寬泛的領(lǐng)域。
鋰離子電池的制造工藝流程
鋰離子電池生成用的主要設(shè)備
真空行星攪拌機(jī)
用處：將種種電池材料勻稱的攪拌成漿狀。
電極涂布機(jī)
用處：攪拌后的漿料勻稱涂膜在金屬箔片上。對漿料的涂布厚度切確到3微米以下。
用處：涂布后的極片進(jìn)一步壓實，前進(jìn)電池的能量密度。
極片分切修建
用處：將制造好的極片卷繞成電池
手套箱
用處：包管在低濕度環(huán)境下將電解液與卷芯封裝在一路
注液機(jī)
用處：包管高精度的活水化將電解液真空注入電池包裝材料內(nèi)
化成測試修建
用處：將做好的電池充電活化，發(fā)生電壓，一起測試電池的容量。
上一篇：簡單介紹鋰電池充電歷程的四個階段
