鉅大LARGE | 點擊量:1309次 | 2020年09月16日
鋰離子電池的基本構(gòu)成有什么
鋰離子電池內(nèi)部要包含幾種基本材料:正極活性物質(zhì)、負(fù)極活性物質(zhì)、隔離膜、電解質(zhì)。那么這些材料都干嘛的呢?
正負(fù)極不難理解,要實現(xiàn)電荷移動,就要存在電位差的正負(fù)極材料,那么什么是活性物質(zhì)?我們了解,電池實際上是將電能和化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換,以實現(xiàn)能量的存儲和釋放。要實現(xiàn)這個過程,就要正負(fù)極的材料很容易參與化學(xué)反應(yīng),要活潑,要容易氧化和還原,從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換,所以我們要活性物質(zhì)來做電池的正負(fù)極。
電解質(zhì)是干嘛的?通俗的講,就是游泳池里面的水,讓鋰離子能夠自由的游來游去,所以呢,離子電導(dǎo)率要高(游泳的阻力小),電子電導(dǎo)率要小(絕緣),化學(xué)穩(wěn)定性要好(穩(wěn)定壓倒一切啊),熱穩(wěn)定性要好(都是為了安全),電位窗口要寬。基于這些原則,經(jīng)過長期的工程探索,人們找到了由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、和必要的添加劑等原料,在一定條件下、按一定比例配制而成的電解質(zhì)。有機溶劑有PC(碳酸丙烯酯),EC(碳酸乙烯酯),DMC(碳酸二甲酯),DEC(碳酸二乙酯),EMC(碳酸甲乙酯)等材料。電解質(zhì)鋰鹽有LiPF6,LiBF4等材料。
隔離膜則是為了阻止正負(fù)極材料直接接觸而加進來的,我們希望把電池做的盡可能的小,存儲的能量盡可能的多,于是正負(fù)極之間的距離越來越小,短路成為一個巨大的風(fēng)險。為了防止正負(fù)極材料短路,造成能量的劇烈釋放,就要用一種材料將正負(fù)極隔離開來,這就是隔離膜的由來。隔離膜要具有良好的離子通過性,重要是給鋰離子開放通道,讓其可以自由通過,同時又是電子的絕緣體,以實現(xiàn)正負(fù)極之間的絕緣。目前市場上的隔膜重要有單層PP,單層PE,雙層PP/PE,三層PP/PE/PP復(fù)合膜等。
除了上面提到的4種重要材料之外,要想把鋰離子電池從實驗室的一個實驗品變成一個可以商業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)品,還要其他一些不可或缺的材料。
我們先看電池的正極,除了活性物質(zhì)之外,還有導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑,以及用作電流載體的基體和集流體(正極通常是鋁箔)。粘結(jié)劑要把作為活性物質(zhì)的鋰金屬氧化物均勻的固定在正極基帶上面,導(dǎo)電劑則要增強活性物質(zhì)與基體的電導(dǎo)率,以達到更大的充放電電流,集流體負(fù)責(zé)充當(dāng)電池內(nèi)外部的電荷轉(zhuǎn)移橋梁。
除了以上材料外,一個完整的鋰離子電池還包括絕緣片、蓋板、泄壓閥、殼體(鋁,鋼,復(fù)合膜等),以及其他一些輔助材料。
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