鉅大LARGE | 點擊量：502次 | 2019年03月01日
聊聊鋰離子電池構成的那些事
在當今世界里，鋰離子電池遍布在我們生活當中，其應用領域包括手機、平板電腦、筆記本電腦、智能手表、移動電源（充電寶）、電動自行車、電動汽車、電動公交車、旅游觀光車、無人機，以及其他各類電動工具。作為眾多電子設備的動力來源，可以說，離開了鋰離子電池，當今的世界將會不敢想象。那么，鋰離子電池到底是什么鬼？
一說到鋰離子電池的構成，大家都知道鋰是必不可少的組成部分，沒錯，就是我們化學課本元素周期表里的那個鋰。但一個完整的鋰離子電池可不光是只有鋰，下面我們就來跟大家聊聊鋰離子電池構成的那些事。
鋰離子電池的基本構成
鋰離子電池內(nèi)部需要包含幾種基本材料：正極活性物質、負極活性物質、隔離膜、電解質。那么這些材料都干嘛的呢？
正負極不難理解，要實現(xiàn)電荷移動，就需要存在電位差的正負極材料，那么什么是活性物質？我們知道，電池實際上是將電能和化學能相互轉換，以實現(xiàn)能量的存儲和釋放。要實現(xiàn)這個過程，就需要正負極的材料很“容易”參與化學反應，要活潑，要容易氧化和還原，從而實現(xiàn)能量轉換，所以我們需要“活性物質”來做電池的正負極。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
電解質是干嘛的？通俗的講，就是游泳池里面的“水”，讓鋰離子能夠自由的游來游去，所以呢，離子電導率要高（游泳的阻力小），電子電導率要?。ń^緣），化學穩(wěn)定性要好（穩(wěn)定壓倒一切啊），熱穩(wěn)定性要好（都是為了安全），電位窗口要寬?；谶@些原則，經(jīng)過長期的工程探索，人們找到了由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、和必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的電解質。有機溶劑有PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC（碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等材料。電解質鋰鹽有LiPF6，LiBF4等材料。
隔離膜則是為了阻止正負極材料直接接觸而加進來的，我們希望把電池做的盡可能的小，存儲的能量盡可能的多，于是正負極之間的距離越來越小，短路成為一個巨大的風險。為了防止正負極材料短路，造成能量的劇烈釋放，就需要用一種材料將正負極“隔離”開來，這就是隔離膜的由來。隔離膜需要具有良好的離子通過性，主要是給鋰離子開放通道，讓其可以自由通過，同時又是電子的絕緣體，以實現(xiàn)正負極之間的絕緣。目前市場上的隔膜主要有單層PP，單層PE，雙層PP/PE，三層PP/PE/PP復合膜等。
除了上面提到的4種主要材料之外，要想把鋰離子電池從實驗室的一個“實驗品”變成一個可以商業(yè)化應用的產(chǎn)品，還需要其他一些不可或缺的材料。
我們先看電池的正極，除了活性物質之外，還有導電劑和粘結劑，以及用作電流載體的基體和集流體（正極通常是鋁箔）。粘結劑要把作為活性物質的鋰金屬氧化物均勻的“固定”在正極基帶上面，導電劑則要增強活性物質與基體的電導率，以達到更大的充放電電流，集流體負責充當電池內(nèi)外部的電荷轉移橋梁。
除了以上材料外，一個完整的鋰離子電池還包括絕緣片、蓋板、泄壓閥、殼體（鋁，鋼，復合膜等），以及其他一些輔助材料。
既然我們是汽車頻道也要聊一些跟汽車有關的話題，目前市面上的電動車采用的鋰電池主要分為三大類：
磷酸鐵鋰電池---代表車型：比亞迪E6
優(yōu)點：磷酸鐵鋰電池屬于鋰離子二次電池，它的放電效率較高，倍率放電情況下充放電效率可達到90%以上，要比低速電動汽車使用的鉛酸電池高出10%，因此適合作為動力電池使用。磷酸鐵鋰電池的安全性也很好，可以在390℃以內(nèi)的高溫下保持穩(wěn)定，保證了電池內(nèi)在的高安全性，不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒，可以輕松通過針刺實驗。而且磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬，對人體沒有直接危害。磷酸鐵鋰電池使用壽命較長。磷酸鐵鋰電池使用80%后進行快充，可以安全達到4000至5000次，70%后，也可以保證7000-8000次，理論壽命可以達到7~8年。
缺點：相比于其他類型的動力電池，磷酸鐵鋰電池價格較高，而且電池容量較小，同樣的電池容量，磷酸鐵鋰電池的重量更重、體積更大，嚴重影響了電動車的續(xù)航。另外，磷酸鐵鋰電池報廢后基本上不能回收再利用，沒有可回收價值。
三元鋰電池--代表車型：特斯拉ModelS
優(yōu)點：三元鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池，能量密度大，體積比能量較高，并且價格相對低廉。
缺點：并且無法通過針剌實驗，表明三元電池在內(nèi)部短路、電池外殼損壞的情況下，很容易引發(fā)燃燒、爆炸等安全事故。另外，由于材料本身的性質，導致三元鋰電池在使用壽命上相對較短，同時，由于全球全球鎳、鈷資源緊張，其大量應用可能導致市場價格上漲，也會增加未來的用車費用。
錳酸鋰電池--代表車型：啟辰晨風
優(yōu)點：錳酸鋰電池擁有較好的安全性能，而且振實密度較大，同樣體積下電池中能裝下更多的物質，擁有更高的電量。由于錳元素儲量高，資源豐富，生產(chǎn)制造錳酸鋰電池的成本也較低，能降低消費者的購車成本。
缺點：由于錳的本身性質不太穩(wěn)定，易分解產(chǎn)生氣體，因此多用于和其它材料混合使用，以降低電芯成本，但其循環(huán)壽命衰減較快。同時，不穩(wěn)定性也會使電池本身容易發(fā)生鼓脹。另外，與其他鋰離子材料相比，錳酸鋰電池的耐高溫性能也較差，相對壽命也會受到影響。
sony在1992年開發(fā)出第一個鋰離子電池。它的實用化，使人們的移動電話、筆記本電腦等便攜式電子設備重量和體積大大減小。使用時間大大延長。由于鋰離子電池中不含有重金屬鉻，與鎳鉻電池相比，大大減少了對環(huán)境的污染。
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