锂离子电池原理

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时间:2018-10-07

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1、锂离子电池原理一、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

2、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=====LixC63.2 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

3、”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。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

4、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

5、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;                  

6、       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);            

7、                    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

8、. 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) 锂离子电池的容量在很大程度上取决于负极的锂嵌入量,其负极材料应满足如下要求:⑴锂的脱嵌过程中电极电位变化较小,并接近金属锂;⑵有较高的比容量;⑶较高的充放电效率;⑷在电极材料的内部和表面Li+均具有较高的扩散速率;⑸较高的结构、化学和热稳定性;⑹价格低廉,制备容易。目前有关锂离子电池负极

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