简要介绍锂离子电池的主要制造过程

2018-12-13      849 次浏览

Li-ion电池的工艺技术非常严格、复杂,这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。

1)配料:用专门的溶剂和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正负极物质。

2)涂布:将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正负极极片。

3)装配:按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕制成电池极芯,在经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池。

4)化成、分容:用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测,筛选出合格的成品电池。

锂离子电池-安全隐患

锂离子电池锂离子电池的安全性问题,不仅与池材料本身性质有关,而且与电池制备技术和使用有关。手机电池频频发生爆炸事件,一方面是由于保护电路失效,但更重要的是在于材料方面并没有根本的解决问题。

钴酸锂正极活性材料在小电芯方面是很成熟的体系,但是充满电后,仍旧有大量的锂离子留在正极,当过充时,残留在正极的锂离子将会涌向负极,在负极上形成枝晶是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果,甚至在正常充放电过程中,也有可能会有多余的锂离子游离到负极形成枝晶,钴酸锂材料的理论比能量是超过每克270毫安时的,但为保证其循环性能,实际使用容量只有理论容量的一半。在使用过程中,由于某种原因(如管理系统损坏)而导致电池充电电压过高,正极中剩余的一部分锂就会脱出,经电解液到负极表面以金属锂的形式沉积形成枝晶。枝晶刺穿隔膜,形成内部短路。

电解液的主要成分为碳酸酯,闪点很低,沸点也较低,在一定条件下会燃烧甚至爆炸。如电池出现过热,会导致电解液中的碳酸酯被氧化和还原,产生大量气体和更多的热,如缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放,电池内压便会急剧上升而引起爆炸。

聚合物电解质锂离子电池并没有从根本上解决安全性问题,同样使用钴酸锂和有机电解液,而且电解液为胶状,不易泄漏,将会发生更猛烈的燃烧,燃烧是聚合物电池安全性最大的问题。

 锂离子电池的主要制造过程

在使用方面也存在一些问题,电池发生外部短路或内部短路将产生几百安培的过大电流。外部短路时电池瞬间大电流放电,在内阻上消耗大量能量,产生巨大热量。内部短路形成大电流,温度上升导致隔膜熔化,短路面积扩大,进而形成恶性循环。

锂离子电池为达到单只电芯3~4.2V的高工作电压,必须采取分解电压大于2V的有机电解液,而采用有机电解液在大电流、高温的条件下会被电解,电解产生气体,导致内部压力升高,严重会冲破壳体。

过充可能会析出金属锂,在壳体破裂的情况下,与空气直接接触,导致燃烧,同时引燃电解液,发生强烈火焰,气体急速膨胀,发生爆炸。

另外,对于手机锂离子电池,由于使用不当,如挤压、冲击和进水等导致电池膨胀、变形和开裂等,这些都会导致电池短路,在放电或充电过程放热引起爆炸。

对各组成部份物质的要求

<一>对正负极物质的要求

1、正极电位超正,负极电位越负

2、活性要高(反应快,得胜率高)

3、活性物质在电解液中要稳定,自溶速度要小

4、活性物质要有良好的导电性能,电阻小

5、便于生产,资源丰富

<二>对电解液的要求

1、电导率高,扩散效率好,粘度低

2、化学成份稳定,挥发性小,易贮存

3、正负极活性物质在电液中能长期保持稳定

4、便于使用

<三>对隔膜要求

1、有良好的稳定性

2、具有一定的机械强度和抗弯曲能力,有抗拒枝晶穿透能力

3、便于使用

4、吸水性良好,孔径、孔率符合要求

<四>对外壳要求

1、有较高的机械强度,承受一般的冲击

2、具有耐工艺腐蚀的能力

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