鋰離子電池的制作工藝介紹
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-02 15:00
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鋰離子電池的制作工藝比較復(fù)雜，此處僅就部分關(guān)鍵工序做簡單描述。根據(jù)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(fù)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(lián)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(fù)極片、隔離膜、正負(fù)極耳、保護(hù)膠帶、終止膠帶等物料固定在設(shè)備上，設(shè)備經(jīng)過放卷完成電芯制作。
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鋰離子電池的常見外形主要有圓柱形和方形，根據(jù)殼體材料不同，又有金屬外殼和軟包外殼等 鋰離子電池具有能量密度高、轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)、無充放電延時、自放電率低、工作溫度范圍寬和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因而成為電能的一個比較理想的載體，在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
一般而言，我們在使用鋰離子電池的時候，會關(guān)注一些技術(shù)指標(biāo)，作為衡量其性能“優(yōu)劣”的主要因素。那么，哪些指標(biāo)是我們需要在使用的時候，應(yīng)該予以特別關(guān)注呢？
1. 容量
這是大家比較關(guān)心的一個參數(shù)。智能手機(jī)早已普及，我們在使用智能手機(jī)的時候，最為擔(dān)心的就是電量不足，需要頻繁充電，有時還找不到地方充電。早期的功能機(jī)，正常使用情況下，滿充的電池可以待機(jī)3~5天，一些產(chǎn)品甚至可以待機(jī)7天以上?？墒堑搅酥悄軝C(jī)時代，待機(jī)時間就顯得慘不忍睹了。這里面很重要的一個原因，就是手機(jī)的功耗越來越大，而電池的容量卻沒有同比例的增長。
容量的單位一般為“mAh”(毫安時)或“Ah”(安時)，在使用時又有額定容量和實(shí)際容量的區(qū)別。額定容量是指滿充的鋰離子電池在實(shí)驗(yàn)室條件下(比較理想的溫濕度環(huán)境)，以某一特定的放電倍率(C-rate)放電到截止電壓時，所能夠提供的總的電量。實(shí)際容量一般都不等于額定容量，它與溫度、濕度、充放電倍率等直接相關(guān)。一般情況下，實(shí)際容量比額定容量偏小一些，有時甚至比額定容量小很多，比如北方的冬季，如果在室外使用手機(jī)，電池容量會迅速下降。
2. 能量密度
能量密度，指的是單位體積或單位重量的電池，能夠存儲和釋放的電量，其單位有兩種：Wh/kg，Wh/L，分別代表重量比能量和體積比能量。這里的電量，是上面提到的容量(Ah)與工作電壓(V)的積分。在應(yīng)用的時候，能量密度這個指標(biāo)比容量更具有指導(dǎo)性意義。
基于當(dāng)前的鋰離子電池技術(shù)，能夠達(dá)到的能量密度水平大約在100~200Wh/kg，這一數(shù)值還是比較低的，在許多場合都成為鋰離子電池應(yīng)用的瓶頸。這一問題同樣出現(xiàn)在電動汽車領(lǐng)域，在體積和重量都受到嚴(yán)格限制的情況下，電池的能量密度決定了電動汽車的單次最大行駛里程，于是出現(xiàn)了“里程焦慮癥”這一特有的名詞。如果要使得電動汽車的單次行駛里程達(dá)到500公里(與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng))，電池單體的能量密度必須達(dá)到300Wh/kg以上。
鋰離子電池能量密度的提升，是一個緩慢的過程，遠(yuǎn)低于集成電路產(chǎn)業(yè)的摩爾定律，這就造成了電子產(chǎn)品的性能提升與電池的能量密度提升之間存在一個剪刀差，并且隨著時間不斷擴(kuò)大。
3. 充放電倍率
這個指標(biāo)會影響鋰離子電池工作時的連續(xù)電流和峰值電流，其單位一般為C(C-rate的簡寫)，如1/10C，1/5C，1C，5C，10C等。舉個例子來闡述倍率指標(biāo)的具體含義，某電池的額定容量是10Ah，如果其額定充放電倍率是1C，那么就意味著這個型號的電池，可以以10A的電流，進(jìn)行反復(fù)的充放電，一直到充電或放電的截止電壓。如果其最大放電倍率是10C@10s，最大充電倍率5C@10s，那么該電池可以以100A的電流進(jìn)行持續(xù)10秒的放電，以50A的電流進(jìn)行持續(xù)10秒的充電。
充放電倍率對應(yīng)的電流值乘以工作電壓，就可以得出鋰離子電池的連續(xù)功率和峰值功率指標(biāo)。充放電倍率指標(biāo)定義的越詳細(xì)，對于使用時的指導(dǎo)意義越大。尤其是作為電動交通工具動力源的鋰離子電池，需要規(guī)定不同溫度條件下的連續(xù)和脈沖倍率指標(biāo)，以確保鋰離子電池使用在合理的范圍之內(nèi)。
4. 電壓
鋰離子電池的電壓，有開路電壓、工作電壓、充電截止電壓、放電截止電壓等一些參數(shù)，本文不再分開一一論述，而是集中做個解釋。
開路電壓，顧名思義，就是電池外部不接任何負(fù)載或電源，測量電池正負(fù)極之間的電位差，此即為電池的開路電壓。
工作電壓，就是電池外接負(fù)載或電源，處在工作狀態(tài)，有電流流過時，測量所得的正負(fù)極之間的電位差。一般來說，由于電池內(nèi)阻的存在，放電狀態(tài)時的工作電壓低于開路電壓，充電時的工作電壓高于開路電壓。
充/放電截止電壓，是指電池允許達(dá)到的最高和最低工作電壓。超過了這一限值，會對電池產(chǎn)生一些不可逆的損害，導(dǎo)致電池性能的降低，嚴(yán)重時甚至造成起火、爆炸等安全事故。
電池的開路電壓和工作電壓，與電池的容量存在一定的對應(yīng)關(guān)系。
