第四届中国(广州)国际电池与储能技术博览会

 

暨第九届中国锂电产业峰会

 


2019年5月7-9日 广州琶洲·国际采购中心1.2.3号馆
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锂离子电池到底是什么

发表时间:2016-11-01   浏览次数:
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北极星输配电网讯:聊一聊电池的那些事

在当今世界里,锂离子电池遍布在我们生活当中,其应用领域包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、移动电源(充电宝)、电动自行车、电动汽车、电动公交车、旅游观光车、无人机,以及其他各类电动工具。作为众多电子设备的动力来源,可以说,离开了锂离子电池,当今的世界将会不敢想象。那么,锂离子电池到底是什么鬼?

一说到锂离子电池的构成,大家都知道锂是必不可少的组成部分,没错,就是我们化学课本元素周期表里的那个锂。但一个完整的锂离子电池可不光是只有锂,下面我们就来跟大家聊聊锂离子电池构成的那些事。

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锂离子电池的基本构成

锂离子电池内部需要包含几种基本材料:正极活性物质、负极活性物质、隔离膜、电解质。那么这些材料都干嘛的呢?

正负极不难理解,要实现电荷移动,就需要存在电位差的正负极材料,那么什么是活性物质?我们知道,电池实际上是将电能和化学能相互转换,以实现能量的存储和释放。要实现这个过程,就需要正负极的材料很“容易”参与化学反应,要活泼,要容易氧化和还原,从而实现能量转换,所以我们需要“活性物质”来做电池的正负极。

电解质是干嘛的?通俗的讲,就是游泳池里面的“水”,让锂离子能够自由的游来游去,所以呢,离子电导率要高(游泳的阻力小),电子电导率要小(绝缘),化学稳定性要好(稳定压倒一切啊),热稳定性要好(都是为了安全),电位窗口要宽。基于这些原则,经过长期的工程探索,人们找到了由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、和必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的电解质。有机溶剂有PC(碳酸丙烯酯),EC(碳酸乙烯酯),DMC(碳酸二甲酯),DEC(碳酸二乙酯),EMC(碳酸甲乙酯)等材料。电解质锂盐有LiPF6,LiBF4等材料。

隔离膜则是为了阻止正负极材料直接接触而加进来的,我们希望把电池做的尽可能的小,存储的能量尽可能的多,于是正负极之间的距离越来越小,短路成为一个巨大的风险。为了防止正负极材料短路,造成能量的剧烈释放,就需要用一种材料将正负极“隔离”开来,这就是隔离膜的由来。隔离膜需要具有良好的离子通过性,主要是给锂离子开放通道,让其可以自由通过,同时又是电子的绝缘体,以实现正负极之间的绝缘。目前市场上的隔膜主要有单层PP,单层PE,双层PP/PE,三层PP/PE/PP复合膜等。

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除了上面提到的4种主要材料之外,要想把锂离子电池从实验室的一个“实验品”变成一个可以商业化应用的产品,还需要其他一些不可或缺的材料。

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我们先看电池的正极,除了活性物质之外,还有导电剂和粘结剂,以及用作电流载体的基体和集流体(正极通常是铝箔)。粘结剂要把作为活性物质的锂金属氧化物均匀的“固定”在正极基带上面,导电剂则要增强活性物质与基体的电导率,以达到更大的充放电电流,集流体负责充当电池内外部的电荷转移桥梁。

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除了以上材料外,一个完整的锂离子电池还包括绝缘片、盖板、泄压阀、壳体(铝,钢,复合膜等),以及其他一些辅助材料。