鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1719次 | 2021年09月05日
解析鋰離子電池的制作工藝以及鋰離子電池的工作原理
鋰離子電池的制作工藝比較復(fù)雜,此處僅就部分關(guān)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(fù)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(gè)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(fù)極片、隔離膜、正負(fù)極耳、保護(hù)膠帶、終止膠帶等物料固定在設(shè)備上,設(shè)備經(jīng)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(jī)理。這里不闡述氧化還原反應(yīng),化學(xué)基礎(chǔ)不好的,或者已經(jīng)把化學(xué)知識(shí)還給老師的人,看到這些專業(yè)的東西就會(huì)頭暈,所以我們還是搞點(diǎn)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。
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(xí)慣,依據(jù)充放電時(shí)的電壓差區(qū)分正極(+)和負(fù)極(-),這里不講陽極和陰極,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。這張圖上,電池的正極材料是鈷酸鋰(LiCoO2),負(fù)極材料是石墨(C)。
充電的時(shí)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(dòng)到負(fù)極,與負(fù)極的碳原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),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(fù)極的石墨層狀結(jié)構(gòu)當(dāng)中。從正極跑出來轉(zhuǎn)移到負(fù)極的鋰離子越多,這個(gè)電池可以存儲(chǔ)的能量就越多。
放電的時(shí)候剛好相反,內(nèi)部電場轉(zhuǎn)向,鋰離子(Li+)從負(fù)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(fù)極跑出來轉(zhuǎn)移到正極的鋰離子越多,這個(gè)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(dāng)了電能的搬運(yùn)載體,周而復(fù)始的從正極→負(fù)極→正極來回的移動(dòng),與正、負(fù)極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)了電荷的轉(zhuǎn)移,這就是鋰離子電池的基本原理。由于電解質(zhì)、隔離膜等都是電子的絕緣體,所以這個(gè)循環(huán)過程中,并沒有電子在正負(fù)極之間的來回移動(dòng),它們只參與電極的化學(xué)反應(yīng)。
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