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解析鋰離子電池的制作工藝以及鋰離子電池的工作原理

鉅大LARGE  |  點擊量:1723次  |  2021年09月05日  

鋰離子電池的制作工藝比較復雜,此處僅就部分關鍵工序做簡單描述。依據(jù)極片裝配方式的不同,通常有卷繞和疊片兩種工藝路線。


疊片工藝是將正極、負極切成小片與隔離膜疊合成小電芯單體,然后將小電芯單體疊放并聯(lián)起來,組成一個大電芯的制造工藝,其大體工藝流程如下:


卷繞工藝是將正負極片、隔離膜、正負極耳、保護膠帶、終止膠帶等物料固定在設備上,設備經過放卷完成電芯制作。


鋰離子電池的常見外形緊要有圓柱形和方形,依據(jù)殼體材料不同,又有金屬外殼和軟包外殼等

鋰離子電池的工作原理


下面講講鋰離子電池的工作機理。這里不闡述氧化還原反應,化學基礎不好的,或者已經把化學知識還給老師的人,看到這些專業(yè)的東西就會頭暈,所以我們還是搞點直白的描述。這里借用一張圖,這張圖比較容易讓人理解鋰離子電池的原理。

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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%

我們按照使用的習慣,依據(jù)充放電時的電壓差區(qū)分正極(+)和負極(-),這里不講陽極和陰極,費時費力。這張圖上,電池的正極材料是鈷酸鋰(LiCoO2),負極材料是石墨(C)。


充電的時候,在外加電場的影響下,正極材料LiCoO2分子里面的鋰元素脫離出來,變成帶正電荷的鋰離子(Li+),在電場力的用途下,從正極移動到負極,與負極的碳原子發(fā)生化學反應,生成LiC6,于是從正極跑出來的鋰離子就很穩(wěn)定的嵌入到負極的石墨層狀結構當中。從正極跑出來轉移到負極的鋰離子越多,這個電池可以存儲的能量就越多。


放電的時候剛好相反,內部電場轉向,鋰離子(Li+)從負極脫離出來,順著電場的方向,又跑回到正極,重新變成鈷酸鋰分子(LiCoO2)。從負極跑出來轉移到正極的鋰離子越多,這個電池可以釋放的能量就越多。


在每一次充放電循環(huán)過程中,鋰離子(Li+)充當了電能的搬運載體,周而復始的從正極→負極→正極來回的移動,與正、負極材料發(fā)生化學反應,將化學能和電能相互轉換,實現(xiàn)了電荷的轉移,這就是鋰離子電池的基本原理。由于電解質、隔離膜等都是電子的絕緣體,所以這個循環(huán)過程中,并沒有電子在正負極之間的來回移動,它們只參與電極的化學反應。

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