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简单的分析锂电池原理及运行构造?

发布者:【浩博电池资讯】   发布时间:2021-12-02 10:12:04   点击量:129

锂系电池分为锂电池锂离子电池。手机和笔记本电脑运用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池。而真正的锂电池由于危险性大,很少运用于日常电子爱体育入口。


锂离子电池是一种充电电池,它首要依托锂离子在正极和负极之间移动来作业。在充放电进程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。一般选用含有锂元素的资料作为电极的电池,是现代高功能电池的代表。


锂离子电池的作业原理


锂离子电池以碳素资料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只要锂离子,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资料电池的总称。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(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,而负极用刺进或脱插表示)。在充放电进程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和刺进/脱插,被形象地称为“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,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有许多微孔,达到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。同样,当对电池进行放电时(即咱们运用电池的进程),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,一起电池发热也越大。并且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反响需求时刻。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,正常运用便是放电的进程。


锂电池放电需求留意几点:


榜首,放电电流不能过大,过大的电流导致电池内部发热,有或许会构成永久性的损害。在手机上,这个倒是没有问题的,能够不考虑。


第二,肯定不能过放电●!锂电池最怕过放电,一旦放电电压低于2.7V,将或许导致电池报废。好在手机电池内部都现已装了维护电路,电压还没低到损坏电池的程度,维护电路就会起作用,中止放电。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。


锂离子电池结构


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,此刻电极发生还原反响。通常是电位高的电极。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响。通常是电位低的电极,锂离子电池中石墨电极。


隔阂


隔阂是放置于两极之间,作为隔离电极的装置,藉以避免两极上的活性物质直接触摸而构成电池内部的短路。但隔阂仍需能让带电离子经过,以构成通路。


隔阂要求:


1、离子透过度大


2、机械性强度恰当


3、本身为绝缘体


4、不与电解液及电极发生反响


材质:单层PE(聚乙烯)或许三层复合PP(聚丙烯)+PE+PP


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


电解液


外壳五金件(钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带)


锂离子电池电芯原资料


正极资料


正极资料在锂电池中商场容量最大、附加值较高,大约占锂电池成本30%,毛利率低则15%,高则70%以上。


现在已批量运用于锂电池的正极资料首要有钴酸锂、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(高温分化),组成难度最高。


钴酸锂最早实现商业化运用,技术发展至今现已很成熟,并已广泛运用在小型低功率的便携式电子爱体育入口上,如手机、笔记本电脑和数码电子爱体育入口等。


磷酸铁锂作为锂离子电池用正极资料具有良好的电化学功能,充放电平台非常平稳,充放电进程中结构稳定。一起,该资料无毒、无污染、安全功能好、可在高温环境下运用、原资料来历广泛等长处,是现在电池界竞相开发研讨的热点。


负极资料


负极资料占锂电成本比例较低,首要有碳负极资料和非碳负极资料。


碳负极资料:被现在爱体育入口锂离子电池广泛选用。


长处:安全、循环寿命较长,价格低廉、无毒。


缺点:质量比能量比较低。


非碳负极资料: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资料。


长处:有很高的体积能量密度。


缺点:循环稳定性差,不可逆容量较大,制备成本较高,没有产业化。


负极资料未来以进步容量和循环稳定性为目标,将碳资料与各种高容量非碳负极资料复合以开发高容量、非碳复合负极资料。


隔阂资料


商场化的隔阂资料首要是以聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)为主的聚烯烃(Polyolefin)类隔阂,其间PE爱体育入口首要由湿法工艺制得,PP爱体育入口首要由干法工艺制得。


PE爱体育入口与PP爱体育入口的特征比较:


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制品比PE脆;


5、PE对环境应力更敏感。


首要的隔阂资料爱体育入口有单层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,其间前两类爱体育入口首要用于3C小电池范畴,后几类爱体育入口首要用于动力锂电池范畴。


在动力锂电池用隔阂资料爱体育入口中,双层PP/PP隔阂资料首要由中国企业出产,在中国大陆运用,这首要是因为现在阶段还没有中国企业能将PP与PE制成双层复合膜的技术和才能。而全球汽车动力锂电池运用的隔阂以三层PP/PE/PP、双层PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔阂资料爱体育入口为主。与此一起,其他一些新式隔阂资料爱体育入口也在不断涌现并开端实现运用,不过,因量少价高,首要还是用在动力锂电池制作范畴。这些爱体育入口首要有:涂层处理的聚酯膜(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。这些隔阂的长处是耐高温,且具有低温输出、充电循环寿命长、机械强度适中的特色。总的来看,锂电池隔阂资料爱体育入口呈现出明显的多样化发展趋势。


电解液


锂离子电池电解液资料要点在于高安全性、高环境适应性,首要发展将集中在:新式溶剂(作业温度规模拓展)、离子液体、新式锂盐(进步环境适应性)、添加剂(阻燃、氧化还原穿梭、维护正负极成膜等)等方面,与新式正、负极资料相匹配,进步安全性、功率和容量,终究安全方便地运用于电动车、储能、航天以及更广泛的范畴。


锂离子电池的制作工艺流程


锂离子电池出产用的首要设备


真空行星拌和机


用处:将各种电池资料均匀的拌和成浆状。


电极涂布机


用处:拌和后的浆料均匀涂膜在金属箔片上。对浆料的涂布厚度精确到3微米以下。


辊压机


用处:涂布后的极片进一步压实,进步电池的能量密度。


极片分切设备


超声焊接导电柄设备


卷绕机


用处:将制作好的极片卷绕成电池


手套箱


用处:确保在低湿度环境下将电解液与卷芯封装在一起


注液机


用处:确保高精度的流水化将电解液真空注入电池包装资料内


化成测验设备


用处:将做好的电池充电活化,发生电压,一起测验电池的容量。

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  • 高性能

    能量密度:125-160Wh/kg
    充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
    温度范围:-40℃—65℃
    自耗电:≤3%/月

  • 高安全

    过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
    撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。

  • 高可靠

    动力电池循环寿命不低于2000次,
    80%容量保持率;
    电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
    符合国军标要求。