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首页 > 电池知识 > 锂离子电池原理及工艺流程

锂离子电池原理及工艺流程


一、 原理
1.0 正极构造
LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔) 正极
2.0 负极构造
石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔)   负极
3.0工作原理
3.1 充电过程

如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电子结合在一起。
正极上发生的反应为
LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)
负极上发生的反应为
6C+XLi++Xe=====LixC6
3.2 电池放电过程

放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路不同,放电时,电子从负极经过电子导体跑到正极,锂离子Li+从负极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早就跑过来的电子结合在一起。
二、电池不良项目及成因:
1.容量低
产生原因:
a. 附料量偏少; b. 极片两面附料量相差较大; c. 极片断裂;
d. 电解液少; e. 电解液电导率低; f. 正极与负极配片未配好;
g. 隔膜孔隙率小; h. 胶粘剂老化→附料脱落; i.卷芯超厚(未烘干或电解液未渗透)
j. 分容时未充满电; k. 正负极材料比容量小。
2.内阻高
产生原因:
a. 负极片与极耳虚焊; b. 正极片与极耳虚焊; c. 正极耳与盖帽虚焊;
d. 负极耳与壳虚焊; e. 铆钉与压板接触内阻大; f. 正极未加导电剂;
g. 电解液没有锂盐; h. 电池曾经发生短路; i. 隔膜纸孔隙率小。
3.电压低
产生原因:
a. 副反应(电解液分解;正极有杂质;有水); b. 未化成好(SEI膜未形成安全);
c. 客户的线路板漏电(指客户加工后送回的电芯); d. 客户未按要求点焊(客户加工后的电芯);
e. 毛刺; f. 微短路; g. 负极产生枝晶。
4.超厚
产生超厚的原因有以下几点:
a. 焊缝漏气; b. 电解液分解; c. 未烘干水分;
d. 盖帽密封性差; e. 壳壁太厚; f. 壳太厚;
g. 卷芯太厚(附料太多;极片未压实;隔膜太厚)。
5.成因有以下几点

a. 未化成好(SEI膜不完整、致密); b. 烘烤温度过高→粘合剂老化→脱料; c. 负极比容量低;
d. 正极附料多而负极附料少; e. 盖帽漏气,焊缝漏气; f. 电解液分解,电导率降低。
6.爆炸
a. 分容柜有故障(造成过充); b. 隔膜闭合效应差; c. 内部短路
7.短路

a. 料尘; b. 装壳时装破; c. 尺刮(小隔膜纸太小或未垫好);
d. 卷绕不齐; e. 没包好; f. 隔膜有洞; g. 毛刺

8.断路
a) 极耳与铆钉未焊好,或者有效焊点面积小;
b) 连接片断裂(连接片太短或与极片点焊时焊得太靠下)

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