解析鋰離子電池原理及工藝流程

時間:2021-09-02

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導(dǎo)語:鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰,負(fù)極是碳。當(dāng)對電池進(jìn)行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生茶鞥的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動到負(fù)極。

  LiCoO2(鈷酸鋰)+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔)正極

  2.0負(fù)極構(gòu)造

  石墨+導(dǎo)電劑(乙炔黑)+增稠劑(CMC)+粘結(jié)劑(SbR)+集流體(銅箔)負(fù)極

  電芯的構(gòu)造

  電芯的正極是LiCoO2加導(dǎo)電劑和粘合劑,涂在鋁箔上形成正極板,負(fù)極是層狀石墨加導(dǎo)電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上,目前比較先進(jìn)的負(fù)極層狀石墨顆粒已采用納米碳。

  依據(jù)上述的反應(yīng)機(jī)理,正極采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2.其中LiCoO2本是一種層結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定的晶型,但當(dāng)從LiCoO2拿走XLi后,其結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化,但是不是發(fā)生變化取決于X的大小。通過研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)X0.5時Li1-XCoO2的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為極其不穩(wěn)定,會發(fā)生晶型癱塌,其外部表現(xiàn)為電芯的壓倒終結(jié)。所以電芯在使用過程中應(yīng)通過限制充電電壓來控制Li1-XCoO2中的X值,一般充電電壓不大于4.2V那么X小于0.5.這時Li1-XCoO2的晶型仍是穩(wěn)定的。負(fù)極C6其本身有自己的特點,當(dāng)?shù)谝淮位珊?,正極LiCoO2中的Li被充到負(fù)極C6中,當(dāng)放電時Li回到正極LiCoO2中,但化成之后非得有一部分Li留在負(fù)極C6中,心以保證下次充放電Li的正常嵌入,否則電芯的壓倒很短,為了保證有一部分Li留在負(fù)極C6中,一般通過限制放電下限電壓來實現(xiàn)。所以鋰電芯的安全充電上限電壓≤4.2V,放電下限電壓≥2.5V。

  3.0工作原理

  鋰離子電池內(nèi)部成螺旋型結(jié)構(gòu),正極與負(fù)極之間由一層具有許多纖細(xì)小孔的薄膜紙隔開。鋰離子電芯是一種新型的電池能源,它不含金屬鋰,在充放電過程中,惟有鋰離子在正負(fù)極間往來運(yùn)動,電極和電解質(zhì)不參與反應(yīng)。鋰離子電芯的能量容量密度可以達(dá)到300Wh/L,重量容量密度可以達(dá)到125Wh/L。鋰離子電芯的反應(yīng)機(jī)理是隨著充放電的進(jìn)行,鋰離子在正負(fù)極之間嵌入脫出,往返穿梭電芯內(nèi)部而沒有金屬鋰的存在,因此鋰離子電芯更加安全穩(wěn)定。鋰離子電池的正極采用鈷酸鋰,正極集流體是鋁箔;負(fù)極采用碳,負(fù)極集流體是銅箔,鋰離子電池的電解液是溶解了LiPF6的有機(jī)體。

  鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰,負(fù)極是碳。當(dāng)對電池進(jìn)行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生茶鞥的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,到達(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。同樣道理,黨對電池進(jìn)行放電時(即我們使用電池的過程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,有運(yùn)動回到正極?;氐秸龢O的鋰離子越多,放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。


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