锂电池的原理及出产技能流程？

一、锂离子电池原理

1.0 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

2.0 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

电芯的构造

电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上构成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较领先的负极层状石墨颗粒已选用纳米碳。

依据上述的反响机理，正极选用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其间LiCoO2本是一种层构造很安稳的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其构造也许发作改变，但是否发作改变取决于X的大小。通过研讨发现当X>0.5时Li1-XCoO2的构造表现为极端不安稳，会发作晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒完结。所以电芯在运用进程中应通过约束充电电压来操控Li1-XCoO2中的X值，通常充电电压不大于4.2V那么X小于0.5 ，这时Li1-XCoO2的晶型仍是安稳的。负极C6其自身有自己的特点，当首次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后有必要有一部分Li留在负极C6中，心以确保下次充放电Li的正常嵌入，不然电芯的压倒很短，为了确保有一部分Li留在负极C6中，通常通过约束放电下限电压来完成。所以锂电芯的安全充电上限电压≤4 .2V，放电下限电压≥2.5V。

3.0工作原理

锂电池内部成螺旋型构造，正极与负极之间由一层具有许多纤细小孔的薄膜纸离隔。锂离子电芯是一种新式的电池动力，它不含金属锂，在充放电进程中，只需锂离子在正负极间来往运动，电极和电解质不参加反响。锂离子电芯的能量容量密度能够抵达300Wh/L，分量容量密度能够抵达125Wh/L。锂离子电芯的反响机理是跟着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往复穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因而锂离子电芯愈加安全安稳。锂离子电池的正极选用钴酸锂，正极集流体是铝箔；负极选用碳，负极集流体是铜箔，锂离子电池的电解液是溶解了LiPF6的有机体。

锂离子电池的正极资料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生茶鞥的锂离子通过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈现层状构造，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。相同道理，党对电池进行放电时（即咱们运用电池的进程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，有运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。咱们通常所说的电池容量指的即是放电容量。

锂离子电池盖帽上有防爆孔，在内部压力过大的状况下，防爆孔会自动翻开泄压，以防止呈现爆破的景象。

锂离子电池的功能

1、高能量密度

与同等容量的NI／CD或NI／MH电池比较，锂离子电池的分量轻，其体积比能量是这两类电池的1.5～2倍。

2、高电压

锂离子电池运用高电负性的含元素锂电极，使其端电压高达3.7V，这一电压是NI／CD或NI／MH电池电压的3倍。

3、无污染，环保型

4、循环寿命长

寿命超越500次

5、高负载才干

锂离子电池能够大电流接连放电，然后使这种电池可被应用于摄象机、手提电脑等大功率用电器上。

6、优秀的安全性

因为运用优秀的负极资料，克服了电池充电进程中锂枝晶的生长疑问，使得锂离子电池的安全性大大进步。一起选用特别的可恢复配件，确保了电池在运用进程中的安全性。

※在出产加工中怎么确保设计好的C/A比成了出产加工中的关键。所以在出产中应就以下几个方面进行操控：

1.负极资料的处理

1)将大粒径及超细粉与所请求的粒径进行完全分离，避免了部分电化学反响过度激烈而发作负反响的状况，进步了电芯的安全性。

2）进步资料外表孔隙率，这么能够进步10%以上的容量，一起在C/A 比不变的状况下，安全性大大进步。处理的结果使负极资料外表与电解液有了非常好的相容性，促进了SEI膜的构成及安稳上。

2.制浆技能的操控

1)制浆进程选用领先的技能办法及特别的化学试剂，使正负极浆料各组之间的外表张力降到了最低。进步了各组之间的相容性，阻挠了资料在拌和进程“聚会”的景象。

2)涂布时基资料与喷头的空隙应操控在0.2mm以下，这么涂出的极板外表润滑无颗粒、洼陷、划痕等缺点。

3)浆料应贮存6小时以上，浆料粘度保持安稳，浆料内部无自聚成团景象。均匀的浆料确保了正负极在基材上分布的均匀性，然后进步了电芯的一致性、安全性。

3.选用领先的极片制造设备

1)能够确保极片质量的安稳和一致性，大大进步电芯极片均一性，降低了不安全电芯的呈现机率。

2)涂布机单片极板上面密度差错值应小于±2%，极板长度及空隙尺度差错应小于2mm。

3)辊压机的辊轴锥度和径向跳动应不大于4μm，这么才干确保极板厚度的一致性。设备应配有完善的吸尘系统，避免因浮尘颗粒而致使的电芯内部微短路，然后确保了电芯的自放电功能。

4)分切机应选用切刀为辊刀型的接连分切设备，这么切出的极片不存在荷叶边，毛刺等缺点。相同设备应配有完善的吸尘系统，然后确保了电芯的自放电功能。

4.领先的封口技能

目前国内外方形锂离子电芯的封口均选用激光（LASER）熔接封口技能，它是使用YAG棒（钇铝石榴石）激光谐振腔中受强光源（通常为氮灯）的鼓励下宣布一束单一频率的光（λ=1.06mm）通过谐振折射聚集成一束，再把聚集的焦点对准电芯的筒体和盖板之间，使其熔化后亲合为一体，以抵达盖板与筒体的密封熔合的意图。为了抵达密封焊，有必要掌握以下几个要素：

1)有必要有能量大、频率高、聚集功能好、盯梢精度高的激光焊机。

2)有必要有合作精度高的适用于激光焊的电芯外壳及盖板。

3)有必要有高一致纯度的氮气保护，特别是铝壳电芯请求氮气纯度高，不然铝壳外表就会发作难以熔化的Al2O3（其熔点为2400℃）。

3.1 充电进程

如上图一个电源给电池充电,此刻正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔阂上弯弯曲曲的小洞，“游水”抵达负极，与早就跑过来的电子联系在一起。

正极上发作的反响为

LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)

负极上发作的反响为

6C+XLi++Xe=====LixC6

3.2 电池放电进程

放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个能够随电压改变而改变的可变电阻，恒阻放电的本质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只需负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是一起举动的，方向相同但路不一样，放电时，电子从负极通过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔阂上弯弯曲曲的小洞，“游水”抵达正极，与早就跑过来的电子联系在一起。

二、 技能流程

锂离子电池的技能技能非常严厉、杂乱，这儿只能简略介绍一下其间的几个首要工序。

1、制浆：用专门的溶剂和粘结剂别离与粉末状的正负极活性物质混合，经高速拌和均匀后，制成浆状的正负极物质。

2涂膜：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的外表，烘干，别离制成正负极极片。

3、安装：按正极片—隔阂—负极片—隔阂自上而下的次序放好，经卷绕支持呢个电池极芯，再经写入电解液、封口等技能进程，即完成电池的安装进程，制成制品电池。

4、化成：用专用的电池充放电设备对制品电池进行充放电测验，对每一只锂电池都进行检查，筛选出合格的制品电池，待出厂。