鋰離子電池的主要種類以及制作工藝介紹
來源:寶鄂實業(yè)
2019-05-21 15:11
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從20世紀90年代初鋰離子電池投放市場以來,由于它具有能量密度高、電壓高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點,發(fā)展很快,因此品種增加也很快。鋰離子電池可以從不同的角度來分類,根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料的不同,鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池(Liquified Lithium-Ion Battery,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電池(Polymer Lithium-Ion Battery,簡稱為PLB)。
1、根據(jù)電解質(zhì)的種類分為:
液體鋰離子電池:
優(yōu)點是:
(1)鋰離子電導率高?在較寬的溫度范圍內(nèi)電導率在3&TImes;10-3?2&TImes;10-2/cm;
?。?)化學性能穩(wěn)定,正極,負極,隔膜,集流體電解質(zhì)溶液基本不發(fā)生化學反應;
(3)制造電池的工藝比較簡單,成本低。
缺點是:
容易漏液,安全性能差,液體的有機溶劑電解質(zhì)容易引起著火和爆炸事故。
液體鋰離子電池還可以根據(jù)電池的形狀分為:圓柱型和方形電池。
聚合物電池:
聚合物電池進一步還可以分為:全固態(tài)電解質(zhì)電池和凝膠型聚合物電解質(zhì)電池。目前達到實用化并大量投產(chǎn)的是凝膠型聚合物電池。這種電池的特點是:
(1)電解質(zhì)呈凝膠狀態(tài)?不漏也安全性好;
(2)離子電導率接近液態(tài)鋰離子電池;
?。?)正極、隔膜和負極粘合在一起;
(4)采用軟包裝材料?降低了電池的重量;
(5)厚度減薄?體積減少?可以制作任意形狀。
聚合物電池是鋰離子電池的重要發(fā)展方向,不僅用于小型的電池上,也用于大型動力電池。
2、根據(jù)電池的用途和容量大小分類:
根據(jù)用途和容量大小來劃分,鋰離子電池可以分為:手提式電器?手提式電話機?筆記本電腦等?用的小型鋰離子電池?這種電池的容量一般在2Ah以內(nèi)。
大容量的鋰離子電池主要用于電動工具?電動汽車?Electricvehicle ,EV?和混合動力汽車(Hybrid elecreic vehicle,HEV)。隨著國際石油價格的不斷上漲?EV 和HEV 用的鋰電池的需求量會迅速增加。動力電池用于電動車上,要求一次充電電動車走長的距離,所以電池的容量大,每個電池的容量達上百Ah; HEV 電池要求高的功率, 電池的容量在10Ah 左右。
可充電鋰離子電池是目前手機、筆記本電腦等現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品中應用最廣泛的電池,但它較為“嬌氣”,在使用中不可過充、過放(會損壞電池或使之報廢)。因此,在電池上有保護元器件或保護電路以防止昂貴的電池損壞。鋰離子電池充電要求很高,要保證終止電壓精度在±1%之內(nèi),各大半導體器件廠已開發(fā)出多種鋰離子電池充電的IC,以保證安全、可靠、快速地充電。
手機基本上都是使用鋰離子電池。正確地使用鋰離子電池對延長電池壽命是十分重要的。它根據(jù)不同的電子產(chǎn)品的要求可以做成扁平長方形、圓柱形、長方形及扣式,并且有由幾個電池串聯(lián)并聯(lián)在一起組成的電池組。鋰離子電池的額定電壓,因為材料的變化,一般為3.7V,磷酸鐵鋰(以下稱磷鐵)正極的則為3.2V。充滿電時的終止充電電壓一般是4.2V,磷鐵3.65V。鋰離子電池的終止放電電壓為2.75V~3.0V(電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓,各參數(shù)略有不同,一般為3.0V,磷鐵為2.5V)。低于2.5V(磷鐵2.0V)繼續(xù)放電稱為過放,過放對電池會有損害。
鈷酸鋰類型材料為正極的鋰離子電池不適合用作大電流放電,過大電流放電時會降低放電時間(內(nèi)部會產(chǎn)生較高的溫度而損耗能量),并可能發(fā)生危險;但磷酸鐵鋰正極材料鋰電池,可以以20C甚至更大(C是電池的容量,如C=800mAh,1C充電率即充電電流為800mA)的大電流進行充放電,特別適合電動車使用。因此電池生產(chǎn)工廠給出最大放電電流,在使用中應小于最大放電電流。鋰離子電池對溫度有一定要求,工廠給出了充電溫度范圍、放電溫度范圍及保存溫度范圍,過壓充電會造成鋰離子電池永久性損壞。鋰離子電池充電電流應根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議,并要求有限流電路以免發(fā)生過流(過熱)。一般常用的充電倍率為0.25C~1C。在大電流充電時往往要檢測電池溫度,以防止過熱損壞電池或產(chǎn)生爆炸。
鋰離子電池充電分為兩個階段:先恒流充電,到接近終止電壓時改為恒壓充電。例一種800mAh容量的電池,其終止充電電壓為4.2V。電池以800mA(充電率為1C)恒流充電,開始時電池電壓以較大的斜率升壓,當電池電壓接近4.2V時,改成4.2V恒壓充電,電流漸降,電壓變化不大,到充電電流降為1/10-50C(各廠設定值不一,不影響使用)時,認為接近充滿,可以終止充電(有的充電器到1/10C后啟動定時器,過一定時間后結(jié)束充電)。
鋰離子電池的制作工藝:
鋰電池的正極材料有鈷酸鋰LiCoO2 、三元材料Ni+Mn+Co、錳酸鋰Li2MnO4加導電劑和粘合劑,涂在鋁箔上形成正極,負極是層狀石墨加導電劑及粘合劑涂在銅箔基帶上,至今比較先進的負極層狀石墨顆粒已采用納米碳。
1、制漿:用專門的溶劑和粘結(jié)劑分別與粉末狀的正負極活性物質(zhì)混合,經(jīng)攪拌均勻后,制成漿狀的正負極物質(zhì)。
2、涂膜:通過自動涂布機將正負極漿料分別均勻地涂覆在金屬箔表面,經(jīng)自動烘干后自動剪切制成正負極極片。
3、裝配:按正極片—隔膜—負極片—隔膜自上而下的順序經(jīng)卷繞注入電解液、封口、正負極耳焊接等工藝過程,即完成電池的裝配過程,制成成品電池。
4、化成:將成品電池放置測試柜進行充放電測試,篩選出合格的成品電池,待出廠。
















