鋰電池電芯的設(shè)計(jì)原理

鋰離子電池電芯設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)

▲設(shè)計(jì)原理

鋰離子電池組是由陰極和陽(yáng)極組成，分離并通過(guò)電解質(zhì)連接。電解質(zhì)傳導(dǎo)離子但是電子的絕緣體。在充電狀態(tài)下，陽(yáng)極含有高濃度的嵌入鋰，而陰極含有鋰。在放電期間，鋰離子離開(kāi)陽(yáng)極并通過(guò)電解質(zhì)遷移到陰極，而其相關(guān)的電子被集電器收集以用于為電氣裝置供電。模塊和電池中的單元設(shè)計(jì)和組合差別很大。

鋰離子電池中的電極始終是固體材料。可以根據(jù)它們的電解質(zhì)區(qū)分離子類型，所述電解質(zhì)可以是液體，凝膠或固態(tài)組分。凝膠和固態(tài)電池中的電解質(zhì)代表結(jié)構(gòu)部件，并且不要額外的保護(hù)板來(lái)有效地分離電極和防止短路。形狀可以是圓柱形和棱柱形。

▲結(jié)構(gòu)

(1)正極材料：電極電勢(shì)較高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的具有嵌鋰能力的層狀或尖晶石結(jié)構(gòu)的過(guò)渡金屬氧化物或聚陰離子型化合物，如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。

(2)負(fù)極材料：電位接近鋰電位、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的并可大量?jī)?chǔ)鋰的層狀石墨、金屬單質(zhì)及金屬氧化物，如石墨、中間相碳微球、鈦酸鋰導(dǎo)電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔等。

(3)隔膜：一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，可以讓鋰離子自由通過(guò)，而電子不能通過(guò)。

(4)有機(jī)電解液：溶有電解質(zhì)鋰鹽的有機(jī)溶劑，供應(yīng)鋰離子，聚合物的則使用凝膠狀電解液。

(5)電池外殼：分為鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼、鋁塑膜等。還有電池的蓋帽，也是電池的正負(fù)極引出端。

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