【浩博电池资讯】详细解析锂电池结构及工作原理

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。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产品。

锂离子电池的作业原理

锂离子电池以碳素材料为负极，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材料电池的总称。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，一同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明，而负极用刺进或脱插表明）。在充放电进程中，锂离子在正、负极之间往复嵌入/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，抵达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。相同，当对电池进行放电时（即我们运用电池的进程），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，一同电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，由于电池内部的电化学反应需求时刻。就跟倒啤酒相同，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。

对电池来说，正常运用便是放电的进程。

锂电池放电需求注意几点：

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，这个却是没有问题的，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保护电路，电压还没低到损坏电池的程度，保护电路就会起作用，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,此时电极产生还原反应。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，此时电极产生氧化反应。通常是电位低的电极，锂离子电池中石墨电极。

隔膜

隔膜是放置于南北极之间，作为阻隔电极的装置，藉以防止南北极上的活性物质直接接触而构成电池内部的短路。但隔膜仍需能让带电离子经过，以构成通路。

隔膜要求：

1、离子透过度大

2、机械性强度适当

3、本身为绝缘体

4、不与电解液及电极产生反应

原料：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）

锂离子电池电芯原材料

正极材料

正极材料在锂电池中商场容量最大、附加值较高，大约占锂电池本钱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材料首要有钴酸锂、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。

钴酸锂最早完结商业化运用，技能开展至今现已很成熟，并已广泛运用在小型低功率的便携式电子产品上，如手机、笔记本电脑和数码电子产品等。

磷酸铁锂作为锂离子电池用正极材料具有出色的电化学功用，充放电渠道十分平稳，充放电进程中结构安稳。一同，该材料无毒、无污染、安全功用好、可在高温环境下运用、原材料来历广泛等利益，是现在电池界竞相开发研究的热门。

负极材料

负极材料占锂电本钱比例较低，首要有碳负极材料和非碳负极材料。

碳负极材料：被现在商品锂离子电池广泛选用。

利益：安全、循环寿数较长，价格低廉、无毒。

缺点：质量比能量比较低。

非碳负极材料： 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材料。

利益：有很高的体积能量密度。

缺点：循环安稳性差，不可逆容量较大，制备本钱较高，尚未产业化。

负极材料未来以前进容量和循环安稳性为目标，将碳材料与各种高容量非碳负极材料复合以开发高容量、非碳复合负极材料。

隔膜材料

商场化的隔膜材料首要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）为主的聚烯烃（Polyolefin）类隔膜，其间PE 产品首要由湿法工艺制得，PP 产品首要由干法工艺制得。

PE产品与PP产品的特征比较：

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 对环境应力更灵敏。

首要的隔膜材料产品有单层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，其间前两类产品首要用于3C 小电池领域，后几类产品首要用于动力锂电池领域。

在动力锂电池用隔膜材料产品中，双层PP/PP 隔膜材料首要由中国企业出产，在中国大陆运用，这首要是由于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能和才能。而全球轿车动力锂电池运用的隔膜以三层PP/PE/PP、双层PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料产品为主。与此一同，其他一些新式隔膜材料产品也在不断涌现并开端完结运用，不过，因量少价高，首要仍是用在动力锂电池制造领域。这些产品首要有：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。这些隔膜的利益是耐高温，且具有低温输出、充电循环寿数长、机械强度适中的特点。总的来看，锂电池隔膜材料产品呈现出显着的多样化开展趋势。

电解液

锂离子电池电解液材料要点在于高安全性、高环境适应性，首要开展将会集在：新式溶剂（作业温度规模拓展）、离子液体、新式锂盐（前进环境适应性）、添加剂（阻燃、氧化还原穿梭、保护正负极成膜等）等方面，与新式正、负极材料相匹配，前进安全性、功率和容量，终究安全方便地运用于电动车、储能、航天以及更广泛的领域。

锂离子电池的制造工艺流程

锂离子电池出产用的首要设备

真空行星搅拌机

用途：将各种电池材料均匀的搅拌成浆状。

电极涂布机

用途：搅拌后的浆料均匀涂膜在金属箔片 上。对浆料的涂布厚度准确到3微米以下。

辊压机

用途：涂布后的极片进一步压实，前进电池的能量密度。

极片分切设备

超声焊接导电柄设备

卷绕机

用途：将制造好的极片卷绕成电池

手套箱

用途：保证在低湿度环境下将电解液与卷芯封装在一同

注液机

用途：保证高精度的流水化将电解液真空注入电池包装材料内

化成测验设备

用途：将做好的电池充电活化，产生电压，一同测验电池的容量。