鉅大LARGE | 點擊量:921次 | 2019年02月14日
鋰電池包基本結構、工作原理和組裝過程介紹
鋰電池即鋰金屬電池,一般是指使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。隨著科學技術的高速發展,鋰電池包逐漸成為主流。本文小編就來和大家談談鋰電池包結構、工作原理和組裝過程,很棒的干貨哦!
主要材料:正極、負極、電解液、隔膜
結構:圓形、方形;疊片、卷繞
形態:聚合物(軟包裝)、液態鋰離子(鋼殼)
正極
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%
正極材料占鋰離子電池成本30%--40%,直接影響鋰電池包的能量密度和性能。
負極
負極材料需由相對于鋰電極電勢更低的材料構成,并具有高比容量和較好的充放電可逆性,從而在嵌鋰的過程中保持良好的尺寸和機械穩定性。
電解液
電解液在正負電極間起到運輸電荷的作用,它影響著鋰電池包的能量密度、功率密度、寬溫應用、循環壽命、安全性能等因素。
隔膜
隔膜的孔徑需滿足良好的離子通過性,吸液保濕能力強,保持離子導電性;同時具有電子絕緣性,以實現正負極之間絕緣的機械隔離,此外應有足夠的穿刺強度、拉伸強度等力學性能及耐腐蝕性和足夠的電化學穩定性。
目前較為常用的鋰電池包材料有鈷酸鋰、鎳酸鋰以及錳酸鋰。用得最多的材料是鈷酸鋰,循環性能好,制造也方便,缺點是鈷化合物價格較貴。
鋰電池包工作原理:
鋰電池是一種二次電池(充電電池),主要依靠鋰離子在正負極之間的往返嵌入和脫嵌來工作,實現能量的存儲和釋放。
1、充電過程
在電場的驅動下鋰離子從正極晶格中脫出,經過電解質,嵌入到負極晶格中。
充電開始時,應先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低于3V,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,一般選0.05C左右。電壓升到3V后,進入標準充電過程。標準充電過程為:以設定電流進行恒流充電,電池電壓升到4.20V時,改為恒壓充電,保持充電電壓為4.20V。此時,充電電流逐漸下降,當電流下降至設定充電電流的1/10時,充電結束。
2、放電過程
過程正好相反鋰離子返回正極,電子通過用電器由外電路到達正極與鋰離子復合。電池放電,此時負極上的電子e從通過外部電路跑到正極上,正鋰離子Li+從負極“跳進”電解液里,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達正極,與早就跑過來的電子結合在一起。
電池放電電流越大,放電容量越小,電壓下降更快。
鋰電池包組裝過程:
工具/原料:正極材料、負極材料、隔膜紙
步驟/方法
制漿:
用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負極活性物質混合,經高速攪拌均勻后,制成漿狀的正負極物質。
涂膜:
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。
裝配:
按正極片--隔膜--負極片--隔膜自上而下的順序放好,經卷繞制成電池極芯,再經注入電解液、封口等工藝過程,即完成電池的裝配過程,制成成品電池。
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。
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