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锂离子电池的组成部分

时间:2018-09-19 11:16来源:欣达能浏览次数:
目前国内锂电池生产厂家,主要有以下几种锂电池生产为主:
1、18650等圆柱型锂电池
2、方型钢壳型锂电池
3、软包聚合物型锂电池

那锂电池主要有哪些部分组成呢?请以下为您介绍:
电池的主要组成部分为:
正极片、负极片、电解液、隔膜纸、盖帽、外壳、绝缘层

电池可分为卷绕式、切片式、叠片式三种:(如下图)
 

------- 电极片
•电极是电池中最重要的部分,电极的好坏直接影响电池的性能
•它是由活性物质和导电骨架组成。活性物质是指正、负极中参加成流反应的物质,是化学电源产生电能的源泉,是决定化学电源基本特性的重要部分。对活性物质的要求是:
1) 组成电池的电动势高;
2) 电化学活性高,即自发进行反应的能力强;
3) 重量比容量和体积比容量大;
4) 在电解液中的化学稳定性高;
5) 具有高的电子导电性;
6) 资源丰富,价格便宜

•正极构造
LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔) 正极
•- 锂离子电池正极用材料 -
   锂离子电池的正极材料必须有能接纳锂离子的位置和扩散路径。锂离子蓄电池的容量最终由正极材料决定

•负极构造
石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔) 负极
•- 锂离子电池用负极材料 -
        锂离子嵌入碳化合物组成通常用LixC(0<x<1)表示。对完整晶态石墨 x=1,理论容量这372mAh/g,但多数碳材料,可逆锂离子嵌入量仅为0~0.5之间。x的大小与碳材料种类和结构、电解质组成、电极结构以及锂离子嵌入速度等有关
       负极材料虽然在电芯原材料成本中占很小的比例,但对质量获得保证的关键因素
------- 电解液
      电解质电池的主要组成之一,在电池内部担负着传递正负极之间电荷的作用
     电解液是由多种有机溶剂和锂盐组成,主要成分有EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、DEC(二乙基碳酸脂)DME(二甲基碳酸酯)、LiPF6(六氟磷酸锂)、LiAsF6(六氟砷酸锂)
     电解液本身的性能及其与正负极形成的界面状况很大程度上影响电池的性能。优良的锂离子电池有机电解液应具备以下几点要求:
•1) 良好的化学稳定性。因为电解质长期保存在电池内部,所以必须具有稳定的化学性质,使储藏期间电解质与活性物质界面和集流体(一般用Al和Cu)的电化学反应速率小,从而使电池的自放电容量损失减小
•2)  宽的化学稳定窗口;
•3) 高的锂离子电导率;溶液的欧姆压降小,使电池的放电特性得以改善。对于固体电解质,则要求它只具有离子导电性,而不具有电子导电性
•4)  良好的成膜(SEI)特性;在负极材料表面形成稳定钝化膜
•5)  合适的温度范围(沸点-溶点)
•6)  安全低毒,无环境污染。


•SEI膜介绍
•SEI膜(solid electrolyte interface),即固体电解质相界面,是在锂离子电池负极表面开有的一层钝化膜,将电解液与碳材料/锂负极隔离开。一般认为,SEI膜是在锂离子蓄电池初始循环过程中形成的。在一定电位下,在负极/电解液表面,有机溶剂分子、锂盐阴离子、杂质及添加剂发生还原分解形成不溶物质沉积在电极表面。目前关于SEI膜的形成机理还不是很清楚
•优良的SEI膜要求:
•1、电子传递系数te=0,电子的不良导体,有利于减少电池的自放电,提高充放电效率,避免SEI膜变厚而引起的电池内阻增大
•2.  锂离子传导系数t=1, 高的锂离子电导率,低的阻抗
3. 均一的形貌和化学组成 ,有利于电流的均匀分布。有足够的附着力和机械强度,组成物质溶解度低

 ------- 隔膜
•隔膜也叫隔离物。置于电池两极之间,防止正负极活性物质直接接触,造成电池内部短路
•对于隔膜的一般要求是:
1) 在电解液中具有良好的化学稳定性和一定的机械强度,并能承受电极活性物质的氧化还原作用;
2) 离子通过隔膜的能力要大,也就是说隔膜对电解质离子运动的阻力要小。这样,电池内阻就相应减小,电池在大电流放电时的能量损耗减小;
3) 应是电子的良好绝缘体,并能阻挡从电极上脱落活性物质微粒和枝晶的生长;
4) 材料来源丰富,价格低廉。常用的隔膜材料有棉纸、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维、水化纤维素、接枝膜、尼龙、石棉等。可根据化学电源不同系列的要求而选取。
•对于锂离子电池隔膜:特别要求,温度升高时孔隙  “shut down”  
 

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