锂电池结构及工作原理【钜大锂电】

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和条记本电脑使用的都是锂离子电池，平常人们俗称其为锂电池。而真确锂电池因为凶险性大，很少运用于日常电子产品。

锂离子电池是一种充电电池，它要紧寄托锂离子在正极和负极之间挪动来工作。在充放电进程中，Li+在两个电极之间来回嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，通过电解质嵌入负极，负极处于富锂状况；放电时则相反。一般接收含有锂元素的材料作为电极的电池，是今世高机能电池的代表。

锂离子电池的工作道理

锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，惟有锂离子，这便是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电进程，便是锂离子的嵌入和脱嵌进程。在锂离子的嵌入和脱嵌进程中，一起伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习气上正极用嵌入或脱嵌表明，而负极用刺进或脱插表明）。在充放电进程中，锂离子在正、负极之间来回嵌入/脱嵌和刺进/脱插，被气象地称为“摇椅电池”。

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子通过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状布局，它有良多微孔，抵达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。一样，当对电池进行放电时（即咱们使用电池的进程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。

一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，一起电池发烧也越大。并且，过大的电流充电，容量不行满，因为电池里边的电化学反应必要光阴。就跟倒啤酒一样，倒太快的话会发生泡沫，反而不满。

对电池来说，平常使用便是放电的进程。

锂电池放电必要留意几点：

榜首，放电电流不行过大，过大的电流引起电池里边发烧，有或许会造成永远性的妨碍。在手机上，这个倒是没有题目的，能够不考虑。

第二，通通不行过放电！锂电池最怕过放电，一旦放电电压低于2.7V，将或许引起电池报废。幸亏手机电池里边都曾经装了护卫电路，电压还没低到损坏电池的程度，护卫电路就会起感染，休止放电。从图上能够看出，电池放电电流越大，放电容量越小，电压下降更快。

锂离子电池布局

正极：活性物质，导电剂、溶剂、粘合剂、基体。

电池放电时从外电路取得电子的电极,此刻电极发生复原反应。平常是电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极等。

负极：活性物质（石墨、MCMB、CMS)，粘合剂、溶剂、基体。

电池放电时向外电路运送电子的电极，此刻电极发生氧化反应。平常是电位低的电极，锂离子电池中石墨电极。

隔膜

隔膜是放置于南北极之间，作为隔绝电极的装配，藉以避免南北极上的活性物质干脆触摸而造成电池里边的短路。但隔膜仍需能让带电离子通过，以形成通路。

隔膜要求：

1、离子透过分大

2、机器性强度得当

3、本身为绝缘体

4、不与电解液及电极发生反应

原料：单层PE（聚乙烯）大概三层复合PP（聚丙烯）+PE+PP

厚度：单层一般为0.016～0.020妹妹，三层一般为0.020～0.025妹妹

电解液

外壳五金件（钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带）

锂离子电池电芯原材料

正极材料

正极材料在锂电池中市集容量最大、附加值较高，约莫占锂电池成本30%，毛利率低则15%，高则70%以上。

当时已批量运用于锂电池的正极材料要紧有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、钴镍锰酸锂以及磷酸铁锂。

镍酸锂电池安全性最差（过充易起火），高温耐受度最低（高温剖释），组成难度最高。

钴酸锂最早完成贸易化运用，手工展开至今曾经很成熟，并已宽泛运用在小型低功率的便携式电子产品上，如手机、条记本电脑和数码电子产品等。

磷酸铁锂作为锂离子电池用正极材料具有良好的电化学机能，充放电渠道非常安稳，充放电进程中布局安稳。一起，该材料无毒、无玷污、安全机能好、可在高温环境下使用、原材料来历宽泛等优点，是当时电池界竞相开发研究的热门。

负极材料

负极材料占锂电成本比例较低，要紧有碳负极材料和非碳负极材料。

碳负极材料：被当时商品锂离子电池宽泛接收。

优点：安全、轮回寿数较长，费用便宜、无毒。

坏处：品质比能量对照低。

非碳负极材料：按组成分为锂过渡金属氮化物、过渡金属氧化物和纳米合金材料。

优点：有很高的体积能量密度。

坏处：轮回安稳性差，不行逆容量较大，制备成本较高，还未家当化。

负极材料往日以前进容量和轮回安稳性为目标，将碳材料与种种高容量非碳负极材料复合以开发高容量、非碳复合负极材料。

隔膜材料

市集化的隔膜材料要紧因而聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）为主的聚烯烃（Polyolefin）类隔膜，此中PE产品要紧由湿法工艺制得，PP产品要紧由干法工艺制得。

PE产品与PP产品的特性对照：

1、PP相对更耐高温，PE相对耐低温；

2、PP密度比PE小；

3、PP熔点和闭孔温度比PE高；

4、PP成品比PE脆；

5、PE对环境应力更灵敏。

要紧的隔膜材料产品有单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP和三层PP/PE/PP等，此中前两类产品要紧用于3C小电池领域，后几类产品要紧用于动力锂电池领域。

在动力锂电池用隔膜材料产品中，双层PP/PP隔膜材料要紧由中国企业生成，在中国大陆使用，这要紧是因为当时阶段还没有中国企业能将PP与PE制成双层复合膜的手工和才气。而环球汽车动力锂电池使用的隔膜以三层PP/PE/PP、双层PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料产品为主。与此一起，其余少许新式隔膜材料产品也在接续出现并开端完成运用，可是，因量少价高，要紧照常用在动力锂电池制造领域。这些产品要紧有：涂层处置的聚酯膜（PET，Polyethyleneterephthalate）、纤维素膜、聚酰亚胺膜（PI）、聚酰胺膜（PA），氨纶或芳纶膜等等。这些隔膜的优点是耐高温，且具有低温输出、充电轮回寿数长、机器强度适中的特征。总的来看，锂电池隔膜材料产品出现出明显的多样化展开趋向。

电解液

锂离子电池电解液材料要点在于高安全性、高环境适应性，要紧展开将密集在：新式溶剂（工作温度局限拓宽）、离子液体、新式锂盐（前进环境适应性）、添加剂（阻燃、氧化复原穿梭、护卫正负极成膜等）等方面，与新式正、负极材料相般配，前进安全性、功率和容量，终究安全利便地运用于电动车、储能、航天以及更宽泛的领域。

锂离子电池的制造工艺流程

锂离子电池生成用的要紧修建

真空行星搅拌机

用处：将种种电池材料匀称的搅拌成浆状。

电极涂布机

用处：搅拌后的浆料匀称涂膜在金属箔片上。对浆料的涂布厚度切确到3微米以下。

用处：涂布后的极片进一步压实，前进电池的能量密度。

极片分切修建

具

用处：将制造好的极片卷绕成电池