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电池博客

锂电芯是是由哪些材料制作而成的?

来源:网络   2019-01-18 10:19   点击量:

严格意义上说,锂电池分为两种:锂金属电池和锂离子电池。这是根据锂存在的形态来定义的,锂金属电池是用金属锂做电极,而锂离子电池则是以离子形态存在于电极。

锂金属电池通过金属锂的腐蚀或叫氧化来产生电能的,用完就废了,不能充电,因此也称一次电池。锂离子电池则是利用锂离子的浓度差进行储能和放电,电池中不存在金属锂,因此也称锂二次电池。目前所应用于手机、相机、电动工具、电动汽车、储能、通信基站等可充锂电池,均为锂离子电池。一般市场上大多数常用可见的锂电池均为锂离子电池,大家也习惯简称为锂电池,本文所称锂电池也主要指锂离子电池。

 

一、 锂电池分类

1、 市场上习惯用的两种分类方式:按极片材料分类和按产品外观分类。

A、按极片材料分类

正极材料:磷酸铁锂电池(LFP)、钴酸锂电池(LCO)、锰酸锂电池(LMO)、(二元电池:镍锰酸锂/镍钴酸锂)、(三元:镍钴锰酸锂电池(NCM)、镍钴铝酸锂电池(NCA))

负极材料:钛酸锂电池(LTO)、石墨烯电池、纳米碳纤维电池

关于市场上的石墨烯概念,主要是指石墨烯基电池,即在极片中加入石墨烯浆料,或在隔膜上加入石墨烯涂层。镍酸锂、镁基电池市场上基本不存在。

B、按产品外观分类

分为:圆柱、软包、方形。

圆柱和方形外包装多为钢壳或者铝壳。软包外包装为铝塑膜,其实软包也是一种方形,市场上习惯将铝塑膜包装的称为软包,也有人将软包电池称为聚合物电池。

对于圆柱形锂离子电池,其型号一般为5位数字。前两位数字为电池的直径,中间两位数字为电池的高度。单位为毫米。例如18650锂电池,它的直径为18毫米,高度为65毫米。

C、按电解质材料的不同

锂离子电池分为液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)。

液态锂离子电池使用液体电解质(目前动力用电池多为此种)。聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物凝胶电解质。关于固态电池,严格意义上的是指电极和电解质均为固态的。

D、按电池实用性能分类

功率型电池和能量型电池。能量型电池以高能量密度为特点,主要用于高能量输出;功率型电池以高功率密度为特点,主要用于瞬间高功率输出、输出的电池。而功率能量型锂电池是伴随着插电式混合动力车的出现而出现的。它要求电池储存的能量较高,可以支持一段距离的纯电行驶,也要具备较好的功率特性,在低电量的时候进入混合动力模式。

简单理解,能量型类似于马拉松选手,要有耐力,就是要求高容量,对大电流放电性能要求不高;那么功率型就是短跑选手,拼的是暴发力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不远。

二、锂电池材料构成

四大主材:正极材料、负极材料、隔膜、电解液

辅材:NMP、铜箔、铝箔、铝壳盖板、导电剂、粘结剂、其他(EMD)等。

三、制作工艺

锂电池的制造流程可分为电极制片、电芯装配、激活检测和电池组装四个主要工序。其中,电极制片又包括正极片和负极片制作,主要环节包括配料、搅拌、涂布、辊压、分切和极耳等步骤。

四、生产所需设备

按照锂离子电池的生产流程,锂电设备主要可以分为前端设备、中端设备和后端设备。

前端设备主要是针对电极制片工序,包括真空搅拌机、涂布机、辊压机和分切机等。涂布工艺要求将搅拌后的浆料均匀地涂在金属上,厚度精确到3μm以下,分切要需要保证切片表面不能存在任何毛刺,否则会对后续工艺产生很大影响。因此,前端设备是电池制造的核心设备,关乎整条生产线的质量。

中端设备主要覆盖电芯装配工序,主要包括卷绕机或叠片机、电芯入壳机、注液机以及封口焊接等设备。

后端设备主要覆盖电芯激活化成、分容检测以及组装成电池组等工艺。相对而言,中后端设备如入壳、封口、检测等机器相对简单,技术要求不高。

五、锂电池应用

主要分为三大块:数码类、动力类、储能类。

数码类:手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、MP3/MP4、耳机、充电宝、航模、移动电源等。

动力类:主要指电动交通工具,电动自行车、新能源汽车等。

储能类:主要应用于基站电源、清洁能源储能、电网电力储能、家庭光储系统等。

相信将来锂电池会有更广泛的应用。