鋰離子電池原理及工藝流程

3.電壓低

產生原因：

a. 副反應（電解液分解；正極有雜質；有水）； b. 未化成好（sei膜未形成安全）；

c. 客戶的線路板漏電（指客戶加工後送回的電芯）； d. 客戶未按要求點焊（客戶加工後的電芯）；

e. 毛刺； f. 微短路； g. 負極產生枝晶。

4.超厚

產生超厚的原因有以下幾點:

a. 焊縫漏氣; b. 電解液分解; c. 未烘乾水分;

d. 蓋帽密封性差; e. 殼壁太厚; f. 殼太厚;

g. 卷芯太厚(附料太多；極片未壓實；隔膜太厚)。

5.迴圈差

成因有以下幾點

a. 未化成好（sei膜不完整、緻密）； b. 烘烤溫度過高→粘合劑老化→脫料； c. 負極比容量低；

d. 正極附料多而負極附料少； e. 蓋帽漏氣，焊縫漏氣； f. 電解液分解，電導率降低。

6.**

a.分容櫃有故障（造成過充）； b. 隔膜閉合效應差; c. 內部短路

7.短路

a. 料塵； b. 裝殼時裝破； c. 尺刮（小隔膜紙太小或未墊好）;

d. 捲繞不齊； e. 沒包好； f. 隔膜有洞; g. 毛刺

8.斷路

a)極耳與鉚釘未焊好，或者有效焊點面積小；

b)連線片斷裂（連線片太短或與極片點焊時焊得太靠下）

成因有以下幾點

a. 未化成好（sei膜不完整、緻密）； b. 烘烤溫度過高→粘合劑老化→脫料； c. 負極比容量低；

d. 正極附料多而負極附料少； e. 蓋帽漏氣，焊縫漏氣； f. 電解液分解，電導率降低。

1、基本工作原理

1）、正極反應： licoo2 ***** li1-xcoo2 + x li+ + xe-

2）、負極反應： 6c + x li+ + xe- ***** lixc6

3）、電池反應：licoo2 + 6c *****= li1-xcoo2 + lixc6

4）、電池的電動勢：

（1）、定義：在沒有電流的情況下，電池正、負極兩端的電位差。

（2）、影響因素：由電極材料決定，不受其它任何輔助材料影響。

2、電壓特性

1）、開路電壓：用電壓表直接測量的正、負極兩端的電壓。

e = v – i r

2）、工作電壓範圍：2.75 ~ 4.2 volt。

3）、額定電壓：3.6 volt。

4）、平均工作電壓: 3.72 volt。

5）、影響電壓特性的基本因素

（1）、電極材料；（2）、電極配方；（3）、電池設計；

3、工作電流：

1）、電極的極化：由於電池電極上有電流通過，導致電極電位偏離平衡狀態。

a、歐姆極化：電池材料的電阻影響。

b、電化學極化：得失電子的難易，導致電極電位偏離平衡狀態。

c、濃差極化：由於離子遷移速度慢，導致電極電位偏離平衡狀態。

2）、極化與電流的關係：ie < ir < ic

2）、工作電流的確定：《 ic； 2-3 ma/cm2；

3）、影響工作電流的因素

（1）、電極配方，導電材料效能、用量、粘合劑用量。

（2）、極片的面積；

（3）、極片壓實密度；

（4）、鈍化膜的厚度；

化學電源在實現能量的轉換過程中，必須具有兩個必要的條件：

一.組成化學電源的兩個電極上進行的氧化還原過程，必須分別在兩個分開的區域進行，這一點區別於一般的氧化還原反應。

二.兩電極的活性物質進行氧化還原反應時所需電子必須由外線路傳遞，這一點區別於金屬腐蝕過程的微電池反應。

為了滿足以上的條件，任何一種化學電源均由以下四部分組成：

1、電極電池的核心部分，它是由活性物質和導電骨架所組成。活性物質是指正、負極中參加成流反應的物質，是化學電源產生電能的源泉，是決定化學電源基本特性的重要部分。對活性物質的要求是：

1）組成電池的電動勢高；

2）電化學活性高，即自發進行反應的能力強；

3）重量比容量和體積比容量大；

4）在電解液中的化學穩定性高；

5）具有高的電子導電性；

6）資源豐富，**便宜。

2、電解質電池的主要組成之一，在電池內部擔負著傳遞正負極之間電荷的作用，所以勢一些具有高離子導電性的物質。對電解質的要求是：

1）穩定性強，因為電解質長期儲存在電池內部，所以必須具有穩定的化學性質，使儲藏期間電解質與活性物質介面的電化學反應速率小，從而使電池的自放電容量損失減小；

2）比電導高，溶液的歐姆壓降小，使電池的放電特性得以改善。對於固體電解質，則要求它只具有離子導電性，而不具有電子導電性。

3、隔膜也叫隔離物。置於電池兩極之間。隔膜的形狀有薄膜、板材、棒材等。其作用是防止正負極活性物質直接接觸，造成電池內部短路。對於隔膜的要求是：

1）在電解液中具有良好的化學穩定性和一定的機械強度，並能承受電極活性物質的氧化還原作用；

2）離子通過隔膜的能力要大，也就是說隔膜對電解質離子運動的阻力要小。這樣，電池內阻就相應減小，電池在大電流放電時的能量損耗減小；

3）應是電子的良好絕緣體，並能阻擋從電極上脫落活性物質微粒和枝晶的生長；

4）材料**豐富，**低廉。常用的隔膜材料有棉紙、微孔橡膠、微孔塑料、玻璃纖維、水化纖維素、接枝膜、尼龍、石棉等。可根據化學電源不同系列的要求而選取。

鋰離子電池對使用條件的要求也比較特殊，它要求將電壓控制在2.5~4.2v/單體。

如果使用時電壓太低，會降低電池的使用壽命，充電時電壓過高可能會引起爆裂。所以鋰離子電池不能單獨使用，必須配上電子保護線路以保證它工作在允許的範圍之內，這樣才能保證鋰離子電池的安全性並有效的延長使用壽命。由於鋰離子電池的特殊性，它對充電器的要求也相當高，鋰離子電池最理想的充電方式為恆流恆壓方式，先以恆流充電至4.

2v/單體，然後轉為恆壓充電。當電流小到一定程度後充電結束。鋰離子電池對充電器的電壓精度要求較高。

電壓少於額定（4.2v）0.1v就會導致充電不足，約少充15%左右的電量。

電壓超過額定（4.2v）0.1v又會引起過充，影響電池的安全效能。

a.鋰離子電池的主要構成

（１）　電池蓋

（２）　正極－－－－活性物質為氧化鈷鋰

（３）　隔膜－－－－一種特殊的複合膜

（４）　負極－－－－活性物質為碳

（５）　有機電解液

（６）　電池殼

ｂ. 鋰離子電池的優越性能

我們經常說的鋰離子電池的優越性是針對於傳統的鎘鎳電池（ni/cd)和氫鎳電池（ni/cd)來講的。那麼，鋰離子電池究竟好在**呢？

（１）工作電壓高　（２）比能量大　　（３）迴圈壽命長　（４）自放電率低　（５）無記憶效應（６）無汙染

ｃ.鋰動力電池的組裝過程

鋰動力電池的工藝及技術要求非常嚴格、複雜，這裡只能簡單介紹一下其中的幾個主要工序。

（１）　製漿

用專門的溶劑和貼上劑分別與粉末狀的正負極活性物質混合，經高速攪拌均勻後，製成漿狀的正負極物質。

（２）　塗膜

將製成的漿料均勻地塗覆在金屬箔的表面，烘乾，分別製成正極極片和負極極片。

（３）　裝配

按正極片－隔膜－負極片－隔膜自上而下的順序放好，經捲繞製成電池極芯，再經注入電解液、封口等工藝過程，即完成電池的裝配過程，製成成品電池。

（４）　化成

用專用的電池充放電裝置對成品電池進行充放電測試，對每乙隻電池都進行檢測，篩選出合格的成品電池，待出廠。

ｄ. 鋰離子電池的安全特性

鋰動力電池已非常廣泛地應用於人們的日常生活中，所以它的安全效能絕對應該是鋰離子電池的第一項考核指標。對於鋰動力電池安全效能的考核指標，國際上規定了非常嚴格的標準，乙隻合格的鋰離子電池在安全效能上應該滿足以下條件。

（１）　短路：不**，不**；

（２）　過充電：不**，不**

（３）　熱箱試驗：不**，不**（150℃恆溫10min）

（４）　針刺：不**（用直徑３mm釘穿透電池）

（５）　平板衝擊：不**，不**（10kg重物自１公尺高處砸向電池）

（６）　焚燒：不**（煤氣火焰燒烤電池）

ｅ. 鋰離子電池是一種新型綠色環保電池

新型綠色環保電池是指近年來已投入使用或正在研製開發的一類高效能、無汙染的電池。目前已經大量使用的鋰動力蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池和正在推廣使用的無汞緘性鋅錳電池以及正在研製開發的鋰或鋰離子塑料蓄電池、燃料電池、電化學貯能超級電容器都屬於新型綠色環保電池的範疇。此外，目前已廣泛應用的利用太陽能進行光電轉換的太陽電池（又稱光伏發電），也屬於這一範疇。

鋰離子電池原理及工藝流程

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