鉅大LARGE | 點擊量:860次 | 2018年12月13日
簡要介紹鋰離子電池的主要制造過程
Li-ion電池的工藝技術(shù)非常嚴格、復雜,這里只能簡單介紹一下其中的幾個主要工序。
1)配料:用專門的溶劑和粘接劑分別與粉末狀的正負極活性物質(zhì)混合,經(jīng)高速攪拌均勻后,制成漿狀的正負極物質(zhì)。
2)涂布:將制成的漿料均勻地涂覆在金屬箔的表面,烘干,分別制成正負極極片。
3)裝配:按正極片——隔膜——負極片——隔膜自上而下的順序放好,經(jīng)卷繞制成電池極芯,在經(jīng)注入電解液、封口等工藝過程,即完成電池的裝配過程,制成成品電池。
4)化成、分容:用專用的電池充放電設備對成品電池進行充放電測試,對每一只電池都進行檢測,篩選出合格的成品電池。
鋰離子電池-安全隱患
鋰離子電池鋰離子電池的安全性問題,不僅與池材料本身性質(zhì)有關(guān),而且與電池制備技術(shù)和使用有關(guān)。手機電池頻頻發(fā)生爆炸事件,一方面是由于保護電路失效,但更重要的是在于材料方面并沒有根本的解決問題。
鈷酸鋰正極活性材料在小電芯方面是很成熟的體系,但是充滿電后,仍舊有大量的鋰離子留在正極,當過充時,殘留在正極的鋰離子將會涌向負極,在負極上形成枝晶是采用鈷酸鋰材料的電池過充時必然的結(jié)果,甚至在正常充放電過程中,也有可能會有多余的鋰離子游離到負極形成枝晶,鈷酸鋰材料的理論比能量是超過每克270毫安時的,但為保證其循環(huán)性能,實際使用容量只有理論容量的一半。在使用過程中,由于某種原因(如管理系統(tǒng)損壞)而導致電池充電電壓過高,正極中剩余的一部分鋰就會脫出,經(jīng)電解液到負極表面以金屬鋰的形式沉積形成枝晶。枝晶刺穿隔膜,形成內(nèi)部短路。
電解液的主要成分為碳酸酯,閃點很低,沸點也較低,在一定條件下會燃燒甚至爆炸。如電池出現(xiàn)過熱,會導致電解液中的碳酸酯被氧化和還原,產(chǎn)生大量氣體和更多的熱,如缺少安全閥或者氣體來不及通過安全閥釋放,電池內(nèi)壓便會急劇上升而引起爆炸。
聚合物電解質(zhì)鋰離子電池并沒有從根本上解決安全性問題,同樣使用鈷酸鋰和有機電解液,而且電解液為膠狀,不易泄漏,將會發(fā)生更猛烈的燃燒,燃燒是聚合物電池安全性最大的問題。
在使用方面也存在一些問題,電池發(fā)生外部短路或內(nèi)部短路將產(chǎn)生幾百安培的過大電流。外部短路時電池瞬間大電流放電,在內(nèi)阻上消耗大量能量,產(chǎn)生巨大熱量。內(nèi)部短路形成大電流,溫度上升導致隔膜熔化,短路面積擴大,進而形成惡性循環(huán)。
鋰離子電池為達到單只電芯3~4.2V的高工作電壓,必須采取分解電壓大于2V的有機電解液,而采用有機電解液在大電流、高溫的條件下會被電解,電解產(chǎn)生氣體,導致內(nèi)部壓力升高,嚴重會沖破殼體。
過充可能會析出金屬鋰,在殼體破裂的情況下,與空氣直接接觸,導致燃燒,同時引燃電解液,發(fā)生強烈火焰,氣體急速膨脹,發(fā)生爆炸。
另外,對于手機鋰離子電池,由于使用不當,如擠壓、沖擊和進水等導致電池膨脹、變形和開裂等,這些都會導致電池短路,在放電或充電過程放熱引起爆炸。
對各組成部份物質(zhì)的要求
<一>對正負極物質(zhì)的要求
1、正極電位超正,負極電位越負
2、活性要高(反應快,得勝率高)
3、活性物質(zhì)在電解液中要穩(wěn)定,自溶速度要小
4、活性物質(zhì)要有良好的導電性能,電阻小
5、便于生產(chǎn),資源豐富
<二>對電解液的要求
1、電導率高,擴散效率好,粘度低
2、化學成份穩(wěn)定,揮發(fā)性小,易貯存
3、正負極活性物質(zhì)在電液中能長期保持穩(wěn)定
4、便于使用
<三>對隔膜要求
1、有良好的穩(wěn)定性
2、具有一定的機械強度和抗彎曲能力,有抗拒枝晶穿透能力
3、便于使用
4、吸水性良好,孔徑、孔率符合要求
<四>對外殼要求
1、有較高的機械強度,承受一般的沖擊
2、具有耐工藝腐蝕的能力