和大家谈谈锂电池包结构、工作原理和组装过程

        一文看懂锂电池包基本结构、工作原理和组装过程。锂电池即锂金属电池,一般是指使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。随着科学技术的高速发展,锂电池包逐渐成为主流。本文小编就来和大家谈谈锂电池包结构、工作原理和组装过程,很棒的干货哦!

锂电池包的基本结构解析:

        主要材料:正极、负极、电解液、隔膜

        结构:圆形、方形;叠片、卷绕

        形态:聚合物(软包装)、液态锂离子(钢壳)

正极

        正极材料占锂离子电池成本30%–40%,直接影响锂电池包的能量密度和性能。

负极

        负极材料需由相对于锂电极电势更低的材料构成,并具有高比容量和较好的充放电可逆性,从而在嵌锂的过程中保持良好的尺寸和机械稳定性。

电解液

        电解液在正负电极间起到运输电荷的作用,它影响着锂电池包的能量密度、功率密度、宽温应用、循环寿命、安全性能等因素。

隔膜

        隔膜的孔径需满足良好的离子通过性,吸液保湿能力强,保持离子导电性;同时具有电子绝缘性,以实现正负极之间绝缘的机械隔离,此外应有足够的穿刺强度、拉伸强度等力学性能及耐腐蚀性和足够的电化学稳定性。

        目前较为常用的锂电池包材料有钴酸锂、镍酸锂以及锰酸锂。用得最多的材料是钴酸锂,循环性能好,制造也方便,缺点是钴化合物价格较贵。

锂电池包工作原理:

        锂电池是一种二次电池(充电电池),主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作,实现能量的存储和释放。

1、充电过程

        在电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出,经过电解质,嵌入到负极晶格中。

        充电开始时,应先检测待充电电池的电压,如果电压低于3V,要先进行预充电,充电电流为设定电流的1/10,一般选0.05C左右。电压升到3V后,进入标准充电过程。标准充电过程为:以设定电流进行恒流充电,电池电压升到4.20V时,改为恒压充电,保持充电电压为4.20V。此时,充电电流逐渐下降,当电流下降至设定充电电流的1/10时,充电结束。

2、放电过程

        过程正好相反锂离子返回正极,电子通过用电器由外电路到达正极与锂离子复合。电池放电,此时负极上的电子e从通过外部电路跑到正极上,正锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。

        电池放电电流越大,放电容量越小,电压下降更快。

锂电池包组装过程:

        工具/原料:正极材料、负极材料、隔膜纸

制浆:

        用专门的溶剂和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正负极物质。

涂膜:

        将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正负极极片。

装配:

        按正极片–隔膜–负极片–隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕制成电池极芯,再经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池。

化成:

        用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测,筛选出合格的成品电池,待出厂。

source:http://www.juda.cn/news/85508.html

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