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解析鋰離子電池的制作工藝以及鋰離子電池的工作原理

鉅大LARGE  |  點擊量:1719次  |  2021年09月05日  

鋰離子電池的制作工藝比較復雜,此處僅就部分關鍵工序做簡單描述。依據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起來,組成一個大電芯的制造工藝,其大體工藝流程如下:


卷繞工藝是將正負極片、隔離膜、正負極耳、保護膠帶、終止膠帶等物料固定在設備上,設備經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理。這里不闡述氧化還原反應,化學基礎不好的,或者已經把化學知識還給老師的人,看到這些專業的東西就會頭暈,所以我們還是搞點直白的描述。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。

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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%

我們按照使用的習慣,依據充放電時的電壓差區分正極(+)和負極(-),這里不講陽極和陰極,費時費力。這張圖上,電池的正極材料是鈷酸鋰(LiCoO2),負極材料是石墨(C)。


充電的時候,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,從正極移動到負極,與負極的碳原子發生化學反應,生成LiC6,于是從正極跑出來的鋰離子就很穩定的嵌入到負極的石墨層狀結構當中。從正極跑出來轉移到負極的鋰離子越多,這個電池可以存儲的能量就越多。


放電的時候剛好相反,內部電場轉向,鋰離子(Li+)從負極脫離出來,順著電場的方向,又跑回到正極,重新變成鈷酸鋰分子(LiCoO2)。從負極跑出來轉移到正極的鋰離子越多,這個電池可以釋放的能量就越多。


在每一次充放電循環過程中,鋰離子(Li+)充當了電能的搬運載體,周而復始的從正極→負極→正極來回的移動,與正、負極材料發生化學反應,將化學能和電能相互轉換,實現了電荷的轉移,這就是鋰離子電池的基本原理。由于電解質、隔離膜等都是電子的絕緣體,所以這個循環過程中,并沒有電子在正負極之間的來回移動,它們只參與電極的化學反應。

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