鉅大LARGE | 點擊量：2638次 | 2018年09月29日
鋰離子電池的基本組成及關鍵材料介紹
鋰離子電池的基本組成及關鍵材料，鋰離子電池是化學電源的一種。我們知道，化學電源在實現(xiàn)能量轉換過程中，必須具備以下條件。
①組成電池的兩個電極進行氧化還原反應的過程，必須分別在兩個分開的區(qū)域進行，這有別于一般的氧化還原反應。
②兩種電極活性物進行氧化還原反應時，所需要的電子必須由外電路傳遞，它有別于腐蝕過程的微電池反應。
為了滿足以上條件，不論電池是什么系列、形狀、大小，均由以下幾個部分組成：電極（活性物質(zhì)）、電解液、隔膜、黏結劑、外殼；另外還有正、負極引線，中心端子，絕緣材料，安全閥，PTC（正溫度控制端子）等也是鋰離子電池不可或缺的部分。下面扼要介紹鋰離子電池中的主要幾個組成部分，即電極材料、電解液、隔膜和黏結劑。
一、電極材料
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
電極是電池的核心，由活性物質(zhì)和導電骨架組成。正負極活性物質(zhì)是產(chǎn)生電能的源泉，是決定電池基本特性的重要組成部分。如在鋰離子電池中，目前商品化的鋰離子電池的正極活性物質(zhì)一般為LiCoO2，目前科學研究的熱點正在朝著無鈷材料努力，市場上也有部分正極材料采用LiMn2O4等。
電源內(nèi)部的非靜電力是將單位正電荷從電源負極經(jīng)內(nèi)電路移動到正極過程中做的功。電動勢的符號是ε，單位是伏（V）。電源是一種把其他形式能轉變?yōu)殡娔艿难b置。要在電路中維持恒定電流，只有靜電場力還不夠，還需要有非靜電力。電源則提供非靜電力，把正電荷從低電勢處移到高電勢處，非靜電力推動電荷做功的過程，就是其他形式能轉換為電能的過程。
電動勢是表征電源產(chǎn)生電能的物理量。不同電源非靜電力的來源不同，能量轉換形式也不同。如化學電動勢（干電池、鈕扣電池、蓄電池、鋰離子電池等）的非靜電力是一種化學作用，電動勢的大小與電源大小無關；發(fā)電機的非靜電力是磁場對運動電荷的作用力；光生電動勢（光電池）的非靜電力來源于內(nèi)光電效應；而壓電電動勢（晶體壓電點火、晶體話筒等）來源于機械功造成的極化現(xiàn)象。
當電源的外電路斷開時，電源內(nèi)部的非靜電力與靜電場力平衡，電源正負極兩端的電壓等于電源電動勢。當外電路接通時，端電壓小于電動勢。
⑦用量少價格低廉
二、電池組裝工藝與技術
按照鋰電池的結構設計和設計參數(shù)，如何制備出所選擇的電池材料并將其有效地組合在一起，并組裝出符合設計要求的電池，是電池生產(chǎn)工藝所要解決的問題。由此可見，電池的生產(chǎn)工藝是否合理，是關系到所組裝電池是否符合設計要求的關鍵，是影響電池性能最重要的步驟。
參考AA型Cd/Ni、MH/Ni電池的生產(chǎn)工藝過程，結合對AA型鋰離子電池的結構設計和鋰離子電池材料的性能特點及反復的試驗，來確定的AA型鋰離子電池生產(chǎn)工藝過程。
AA型鋰離子電池生產(chǎn)工藝過程涉及四個工序：①正負極片的制備；②電芯的卷繞；③組裝；④封口。這與傳統(tǒng)的AA型Cd/Ni電池的生產(chǎn)過程并無太大區(qū)別，但在工藝上，鋰離子電池要復雜得多，并且對環(huán)境條件的要求也要苛刻得多。鋰離子電池的制造工藝技術非常嚴格、要求復雜。表列出了石墨/LiCoO2系圓柱形鋰離子電池制造工藝有關參數(shù)。
其中正負電極漿料的配制、正負極片的涂布、干燥、輥壓等制備工藝、電芯的卷繞對電池性能影響最大，是鋰離子電池制造技術中最關鍵的步驟。下面對這些工藝過程作簡要的介紹。
為防止金屬鋰在負極集體流上銅部位析出而引起安全問題，需要對極片進行工藝改進，銅箔的兩面需用碳漿涂布。
鋰離子電池的工藝流程的主要工序如下。
①制漿用專用的溶劑和黏結劑分別與粉末狀的正負極活性物質(zhì)混合，經(jīng)高速攪拌均勻后，制成漿狀的正負極物質(zhì)。
②涂裝將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面，烘干，分別制成正、負極極片。
③裝配按正極片一隔膜一負極片一隔膜自上而下的順序放好，經(jīng)卷繞制成電池芯，再經(jīng)注入電解液、封口等工藝過程，即完成電池的裝配過程，制成成品電池。
④化成用專用的電池充放電設備對成品電池進行充放電測試，對每一只電池都進行檢測，篩選出合格的成品電池，待出廠。
從設計要求來說，由于18650鋰電池殼體選定為AA型（∮14mm×50mm），則電池結構設計主要指電池蓋、電池組裝的松緊度、電極片的尺寸、電池上部空氣室的大小、兩極物質(zhì)的配比等設計。對它們的設計是否合理將直接影響到電池的內(nèi)阻、內(nèi)壓、容量和安全性等性能。
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