教你在5分鐘內(nèi)搞懂鋰離子電池及組成
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-05 20:35
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鋰離子電池的組成
鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜組成。此外，電池還包括粘合劑、導(dǎo)電炭黑、集電極、耳塞、包裝材料等部件。主要部件具有以下特點：
（1）鋰的可逆脫嵌活性材料為正極和負(fù)極；正極通常是具有高氧化還原電位的過渡金屬氧化物（LIMO2：M是Mn、Co、Ni的一種或幾種），負(fù)極是鋰嵌入和低氧化還原電位的活性物質(zhì)；如石墨、硅、錫合金等。
（2）電解液是鋰電池正負(fù)極之間的傳輸介質(zhì)。它通常是含有鋰鹽的碳酸鹽有機溶劑。主要的鋰鹽有l(wèi)ipf6、liclo4等。
（3）膜是具有一定孔隙率和電子絕緣性的微孔膜，如聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。膜的主要功能是將電池的正負(fù)極分開，避免正負(fù)極接觸造成短路。當(dāng)電池內(nèi)部短路溫度上升到膜的耐受溫度以上時，普通的pp/pe就會熔化，氣孔會被關(guān)閉，防止li+通過，從而防止電池。燃燒和爆炸。
鋰離子電池正極材料是二次鋰電池的重要組成部分。它不僅作為電極材料參與電化學(xué)反應(yīng)，而且作為鋰離子源。鋰離子電池正極材料的設(shè)計和選擇應(yīng)綜合考慮比能量、循環(huán)性能、安全性、成本及其對環(huán)境的影響。
鋰離子電池理想的正極材料應(yīng)滿足以下條件：
（1）高比容量：需要低相對分子質(zhì)量的正極材料，并可將大量的李+插入到其主體結(jié)構(gòu)中；
（2）工作電壓高：要求系統(tǒng)放電反應(yīng)的負(fù)吉布斯自由能大；
（3）充放電速率性能好：電極材料內(nèi)部和表面要求較高的擴散速率；
（4）安全性能好：要求化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高；
_容易準(zhǔn)備，環(huán)保，便宜。
作為鋰離子電池的重要組成部分，理想的負(fù)極材料應(yīng)滿足以下條件：
（1）鋰的插層反應(yīng)具有較低的氧化還原電位，使鋰離子電池具有較高的輸出電壓。
（2）在鋰離子注入和去除過程中，電極電位的變化很小，以保證充放電過程中電壓波動較小。
（3）鋰離子插層過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性良好，使電池具有較高的循環(huán)壽命和安全性。
（4）可逆比容量高；
_良好的鋰離子和電子導(dǎo)電性，獲得較高的充放電比和低溫充放電性能；
如果李電位低于1.2V，則可以在負(fù)表面上形成致密且穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜（SEI），從而防止電解質(zhì)在負(fù)極表面上持續(xù)還原，并且不可逆地消耗正極的李。
本發(fā)明制備工藝簡單，易于規(guī)?；?，生產(chǎn)和使用成本低。
資源豐富，環(huán)境友好。
鋰離子電池的電解液一般由非水有機溶劑和鋰鹽組成。電解液的作用是在電池的正極和負(fù)極之間形成良好的離子導(dǎo)電通道。鋰電池系統(tǒng)中使用的非水電解質(zhì)應(yīng)滿足以下條件：
（1）高電導(dǎo)率，一般為3×10-3～2×10-2S.CM-1；
（2）熱穩(wěn)定性好，在較寬的溫度范圍內(nèi)不發(fā)生分解反應(yīng)；
（3）電化學(xué)窗口應(yīng)在0-4.5V范圍內(nèi)穩(wěn)定。
（4）化學(xué)穩(wěn)定性高，不與正、負(fù)、捕收劑、隔膜、粘結(jié)劑等反應(yīng)。
_對離子具有良好的溶解性能。
毒性小，蒸汽壓力低，使用安全；
_它能盡可能地促進電極的可逆反應(yīng)，制備簡單，成本低。
化學(xué)穩(wěn)定性、安全性和反應(yīng)速率是主要因素。
鋰離子電池隔膜
鋰離子電池隔膜的要求：電解液具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的機械強度，耐電極活性物質(zhì)氧化/還原，電解液腐蝕；隔膜對電解液離子遷移的小電阻，從而降低電池的內(nèi)阻，為了降低電池在大電流放電時的能量損失，需要一定的孔徑和孔徑。速率：它應(yīng)該是一個良好的電子絕緣體，可以防止從電極上滴下的材料顆粒和樹突的生長。具有良好的熱穩(wěn)定性和自動關(guān)機保護。當(dāng)然，我們也應(yīng)該有豐富的材料來源和低廉的價格。
鋰電池隔膜材料的主要性能要求有：厚度均勻性、力學(xué)性能、透氣性、理化性能等四項性能指標(biāo)。鋰電池隔膜材料根據(jù)其物理化學(xué)性質(zhì)的不同可分為編織膜、無紡布、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、壓延膜等。由于聚烯烴材料具有優(yōu)異的機械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和較低的成本，聚烯烴微孔膜如聚乙烯和聚丙烯仍廣泛用于商用鋰電池隔膜。為了提高動力電池的安全性，在聚烯烴微孔膜的基礎(chǔ)上制備了陶瓷隔膜等功能復(fù)合隔膜。
