介绍锂离子电池的制作工艺以及锂离子电池的工作原理

2020-11-03      1231 次浏览

锂离子电池的制作工艺比较复杂,此处仅就部分关键工序做简单描述。根据极片装配方式的不同,通常有卷绕和叠片两种工艺路线。


叠片工艺是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体,然后将小电芯单体叠放并联起来,组成一个大电芯的制造工艺,其大体工艺流程如下:


卷绕工艺是将正负极片、隔离膜、正负极耳、保护胶带、终止胶带等物料固定在设备上,设备经过放卷完成电芯制作。


锂离子电池的常见外形重要有圆柱形和方形,根据壳体材料不同,又有金属外壳和软包外壳等

锂离子电池的工作原理


下面讲讲锂离子电池的工作机理。这里不阐述氧化还原反应,化学基础不好的,或者已经把化学知识还给老师的人,看到这些专业的东西就会头晕,所以我们还是搞点直白的描述。这里借用一张图,这张图比较容易让人理解锂离子电池的原理。


我们按照使用的习惯,根据充放电时的电压差区分正极(+)和负极(-),这里不讲阳极和阴极,费时费力。这张图上,电池的正极材料是钴酸锂(LiCoO2),负极材料是石墨(C)。


充电的时候,在外加电场的影响下,正极材料LiCoO2分子里面的锂元素脱离出来,变成带正电荷的锂离子(Li+),在电场力的用途下,从正极移动到负极,与负极的碳原子发生化学反应,生成LiC6,于是从正极跑出来的锂离子就很稳定的嵌入到负极的石墨层状结构当中。从正极跑出来转移到负极的锂离子越多,这个电池可以存储的能量就越多。


放电的时候刚好相反,内部电场转向,锂离子(Li+)从负极脱离出来,顺着电场的方向,又跑回到正极,重新变成钴酸锂分子(LiCoO2)。从负极跑出来转移到正极的锂离子越多,这个电池可以释放的能量就越多。


在每一次充放电循环过程中,锂离子(Li+)充当了电能的搬运载体,周而复始的从正极→负极→正极来回的移动,与正、负极材料发生化学反应,将化学能和电能相互转换,实现了电荷的转移,这就是锂离子电池的基本原理。由于电解质、隔离膜等都是电子的绝缘体,所以这个循环过程中,并没有电子在正负极之间的来回移动,它们只参与电极的化学反应。

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