鋰電池工作原理與機械性能介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-19 21:00
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鋰電池工作原理
在放電過程中，鋰離子從負極移動到正極，充電時從正極移動到負極。鋰離子電池的三大功能部件是陽極、陰極和電解液。每個組件可以使用不同的材料。陰極材料通常是以下三種：層狀氧化物（如鈷酸鋰）、聚陰離子基材料（如磷酸鋁鋰）、尖晶石（如錳）。
圓柱形和棱柱形鋰離子電池使用分離的多孔聚合物膜，通常是聚乙烯（PE）膜。膜位于電極之間。組裝完成后，應(yīng)回填電解液。
聚乙烯、聚丙烯（pp）或pp/pe隔離器用于鋰聚合物電池。一些鋰聚合物電池使用含有聚合物凝膠的電解液將其覆蓋在電極表面。在封裝之前，結(jié)構(gòu)可以層壓。
鋰聚合物電池可以像卡片一樣卷起或堆疊。鋰聚合物電池可以非常薄，至少半毫米左右。然而，這種極端的包裝可能會浪費很多空間，因此電池厚度一般在2毫米到6.5毫米之間。
電池的機械性能
人們可能誤解鋰聚合物電池及其柔性包裝。這種柔性包裝常常誤導(dǎo)人們的理解，因為鋰聚合物電池在裝載到設(shè)備中時應(yīng)該是扁平的，并且當(dāng)安裝在電池系統(tǒng)中時，它甚至不能彎曲。
彎曲鋰聚合物電池會使正極和負極材料相互靠近，可能導(dǎo)致意外的電鍍和短路，從而減少電池的循環(huán)次數(shù)，產(chǎn)生潛在的安全風(fēng)險。聚合物電池上的軟包裝比金屬罐更容易穿透和擴張。
與圓柱形電池相比，鋰聚合物電池具有更低的體積能量密度，因為圓柱形電池具有特別強的形狀并且不會變形，因此可以使用非常高的電極密度。選擇材料也更容易，因為圓柱形電池產(chǎn)生的少量氣體對性能或形狀沒有影響。
鋰聚合物電池并非如此。然而，這種能量密度的缺點可以通過包裝密度的優(yōu)點來彌補。除了電池之間的空間損失外，圓柱形電池的尺寸是固定的，其中大多數(shù)直徑為18毫米，因此在實際使用中無法利用所有可用的空間。
電池的電氣特性
電池的電壓不取決于封裝，而是取決于內(nèi)部的有源材料。從最高電壓到最低電壓排列，這些材料包括錳尖晶石、氧化鈷（CO）、鎳錳鈷（NMC）和磷酸鐵。包括鋰聚合物電池在內(nèi)的絕大部分鋰離子電池使用的有源材料是氧化鈷、鎳錳鈷或兩者的混合物，因此電壓范圍應(yīng)該是相同的，從最低的3V到最高的4.2V。
鋰聚合物和棱形電池的充電次數(shù)都要比圓柱形電池多，因為它們的約束不是很嚴格，允許電極在循環(huán)充電期間更自由地膨脹和收縮。就拿具有1C充電/放電循環(huán)壽命的2.7安時圓柱形電池為例，在經(jīng)過500次充放電后仍具有初始容量的90%。即將推出的最新電池設(shè)計在500次充放電后仍可以達到初始容量的95%，循環(huán)次數(shù)甚至可以超過1000次。
