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锂离子电池的认识

文章来源: 发布时间: 2011-05-29 15:57:18 被阅读 3805 次
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锂离子电池是由锂电池发展而来的。所以在认识锂离子电池之前。以前照相机里用的扣式电池就是锂电池。锂电池的负极材料是锂金属,正极材料是碳材。按照大家习惯命名规律,我们称这种电池为锂电池。

 

锂离子电池的正极材料是氧化钴锂,负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程,为了区别于传统意义上的锂电池,所以人们称之为锂离子电池。

 

锂离子电池用途

 

锂离子电池自1990年问世以来,因其卓越的性能得到了迅猛的发展,并广泛地应用于社会。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域,象大家熟知的手机电池、笔记本电池、小型摄像机等等,且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。

 

锂离子电池的主要构成

 

 a电池盖

 b正极----活性物质为氧化钴锂

 c隔膜----一种特殊的复合膜

 d负极----活性物质为碳

 e有机电解液

 f电池壳

 

锂离子电池的优越性

 

a工作电压高

b比能量大

c循环寿命长

d自放电率低

e无记忆效应

f无污染

 

 镍镉、镍氢、锂离子电池性能对比:

 

技术参数镍镉电池镍氢电池锂离子电池

  工作电压(V1.21.23.6

  重量比能量(Wh/Kg)5065105-140

  体积比能量(Wh/l)150200300

  充放电寿命()5005001000

  自放电率(%/月)25-3030-356-9

  有无记忆效应有有无

  有无污染有无无

 

锂离子电池的工作原理

 

工作原理就是指其充放电原理。当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

当对电池进行放电时,嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

 

锂离子电池的充放电过程中,锂离子处于从正极负极正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅,摇椅的两端为电池的两极,而锂离子就象优秀的运动健将,在摇椅的两端来回奔跑。所以,专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

 

锂离子电池组装流程程

 

锂离子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。

 

a制浆

 

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。

 

 b涂膜

 

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。

 

c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,再经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池。

 

d化成

 

 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,待出厂。

 

锂离子电池的安全特性

 

锂离子电池的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。对于锂离子电池安全性能的考核指标,国际上规定了非常严格的标准,一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件。

 

 1短路:不起火,不爆炸

 2过充电:不起火,不爆炸

 3热箱试验:不起火,不爆炸(150恒温10min

 4针剌:不爆炸(用Ф3mm钉穿透电池)

 5平板冲击:不起火,不爆炸(10kg重物自1M高处砸向电池)

 6焚烧:不爆炸(煤气火焰烧烤电池)

 

锂离子电池安全特性实现

 

为了确保锂离子电池安全可靠的使用,专家们进行了非常严格、周密的电池安全设计,以达到电池安全考核指标。

 

A自动保护

 

  采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120的情况下,复合膜两侧的PE膜孔闭合,电池内阻增大,电池内部升温减缓,电池升温达到135时,PP膜孔闭合,电池内部断路,电池不再升温,确保电池安全可靠。

 

B加入添加剂

 

在过充电池电压高于4.2v的条件下,电液添加剂与电液中其他物质聚合,电池内阻大副增加,电池内部形成大面积断路,电池不再升温。

 

C电池盖采用刻痕防爆结构,电池升温时,电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度刻痕破裂、放气。

 

D进行如外部短路、过充、针刺、平板冲击、焚烧等实验,考察电池的安全性能。同时对电池进行温度冲击试验和振动、跌落、冲击等力学性能试验,考察电池在实际使用环境下的性能情况。


 
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