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電化(hua)學工業經歷(li)了(le)長足(zu)平妥的開展進(jin)程，大(da)量的科(ke)研院所、企(qi)業機構潛心研討(tao)，在前進(jin)路途中(zhong)不斷涉歷(li)和(he)試錯，一起(qi)也貢獻(xian)了(le)卓著(zhu)的研討(tao)成果(guo)。時序更替，在此前長達30年(nian)的時間里，鋰(li)電池的根(gen)底(di)體系根(gen)本堅持相(xiang)對平穩的態勢。探究無限(xian)止、前進(jin)疾(ji)兼(jian)程，現今的電池技能(neng)仍然在漸進(jin)開展，未(wei)來(lai)仍為可期。
「太(tai)藍鋰匯」是太(tai)藍新能源開設(she)的電(dian)池科普(pu)內容集匯欄目，通(tong)過知識科普(pu)觸(chu)及鋰電(dian)池技能動(dong)態(tai)和相關市(shi)場領域。深(shen)耕于先進固(gu)態(tai)鋰電(dian)工業研發，太(tai)藍力氣(qi)正(zheng)當時，并且將不斷(duan)發榮滋長。
電(dian)(dian)是現代文明的血液，電(dian)(dian)能的利用(yong)是人類進入(ru)現代化社(she)會的標志。電(dian)(dian)池作為一(yi)種能量轉化與貯存的設備(bei)，通過反應將化學能轉化為電(dian)(dian)能。電(dian)(dian)流無形(xing)，帶來的現實力(li)(li)氣卻在轉化成有形(xing)的科技力(li)(li)氣，深藏著推動社(she)會開展與技能革新的玄(xuan)妙與法力(li)(li)。
根據咱們之前的(de)《關(guan)于(yu)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)根底解讀》，本文傍邊(bian)所指的(de)鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)特指可重復(fu)充電(dian)(dian)(dian)的(de)二次(ci)鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)，而(er)不是一次(ci)性電(dian)(dian)(dian)池(chi)。
當今社會(hui)(hui)，每個人的(de)生活都與鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)休戚相關，也有大量的(de)工業類型(xing)是(shi)在研討鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)的(de)產品(pin)使用。普通(tong)用戶(hu)，一般會(hui)(hui)把鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)直接叫作(zuo)鋰(li)電(dian)池(chi)，雖然兩者并不徹底(di)等(deng)同(tong)，但鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)確實是(shi)當前鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)肯定主體。
(接上篇)
3.鋰離子(zi)電池的根本(ben)構(gou)成
要(yao)完結上述的(de)功能(neng)，鋰(li)離(li)子(zi)電池內(nei)部需求包括幾種根本(ben)資料：正極活性物(wu)質、負極活性物(wu)質、隔閡(he)、電解質。
正(zheng)負(fu)(fu)(fu)極(ji)(ji)能夠簡(jian)略地(di)進(jin)(jin)行了解，想(xiang)要完(wan)結(jie)電(dian)荷(he)移動，就需(xu)求(qiu)存(cun)在電(dian)位差的(de)(de)正(zheng)負(fu)(fu)(fu)極(ji)(ji)資料，那么(me)什(shen)么(me)是活性(xing)物(wu)質?咱們知道，電(dian)池實(shi)際上是將電(dian)能和化學(xue)能彼此轉化，以(yi)完(wan)結(jie)能量(liang)的(de)(de)存(cun)儲和開釋。要完(wan)結(jie)這個進(jin)(jin)程，就需(xu)求(qiu)正(zheng)負(fu)(fu)(fu)極(ji)(ji)的(de)(de)資料很“簡(jian)略”參(can)與化學(xue)反應，要生動，要簡(jian)略氧化和還原，從(cong)而完(wan)結(jie)能量(liang)轉化，所(suo)以(yi)咱們需(xu)求(qiu)“活性(xing)物(wu)質”來做電(dian)池的(de)(de)正(zheng)負(fu)(fu)(fu)極(ji)(ji)。
鋰元(yuan)素既(ji)然是咱們制造電(dian)池的(de)(de)優(you)選(xuan)資料，那么為什么不相同用(yong)金屬(shu)鋰來做電(dian)極的(de)(de)活性物質呢?這樣不是能夠到達(da)最大(da)的(de)(de)能量密度嗎?
還是依據(ju)上述(shu)例(li)子，氧(O)、鈷(Co)、鋰(Li)三(san)種(zhong)元素構成了十(shi)(shi)(shi)分安(an)穩(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)正極資(zi)料結(jie)(jie)構，負極石墨的(de)(de)(de)(de)碳原子擺(bai)放也具有十(shi)(shi)(shi)分安(an)穩(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)層狀結(jie)(jie)構。正負極資(zi)料不光要生(sheng)動，還要具有十(shi)(shi)(shi)分安(an)穩(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構，才干完結(jie)(jie)有序的(de)(de)(de)(de)，可(ke)控的(de)(de)(de)(de)化學(xue)反(fan)應(ying)。
不(bu)安(an)穩(wen)的成(cheng)果是什么(me)?想想汽(qi)油(you)燃燒(shao)和(he)炸(zha)彈爆炸(zha)，能(neng)量劇烈開釋，這個(ge)化學(xue)反應(ying)的進程實際上是無法人(ren)為去(qu)精確控制的，于是化學(xue)能(neng)變成(cheng)了熱能(neng)，一(yi)次性把能(neng)量開釋結束，而且不(bu)可逆。
金屬形(xing)態存在的(de)(de)(de)鋰(li)元素比(bi)較“生(sheng)動”，前(qian)期針(zhen)對鋰(li)電池的(de)(de)(de)研(yan)討，確實是會集以金屬鋰(li)或其(qi)合金作為負極這個方向，可是由于安(an)全問(wen)題杰出(chu)，不得不尋(xun)找(zhao)其(qi)他(ta)更好(hao)的(de)(de)(de)途徑(jing)。近年來，跟著人(ren)們對能量密度(du)的(de)(de)(de)尋(xun)求，這個研(yan)討方向又有(you)與(yu)日俱(ju)新的(de)(de)(de)趨(qu)勢。
為了完結(jie)能量存儲(chu)和(he)開釋進程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)化(hua)學安穩性(xing)，即(ji)電(dian)池充放電(dian)循(xun)環的(de)(de)(de)安全(quan)性(xing)和(he)長壽(shou)命，咱們需求一種電(dian)極資料，在需求生(sheng)(sheng)動的(de)(de)(de)時分生(sheng)(sheng)動，在需求安穩的(de)(de)(de)時分安穩。
通過(guo)長時間(jian)的(de)(de)研討和探究，人們找到了幾種鋰(li)(li)(li)的(de)(de)金(jin)屬(shu)氧(yang)化物，如(ru)鈷酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)(li)(li)、鈦酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)(li)(li)、磷酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)鋰(li)(li)(li)、錳酸(suan)(suan)(suan)鋰(li)(li)(li)、鎳鈷錳三元等資料，作(zuo)為電池正極(ji)或負極(ji)的(de)(de)活性(xing)物質，解決了存在的(de)(de)一些(xie)問題。磷酸(suan)(suan)(suan)鐵(tie)鋰(li)(li)(li)的(de)(de)橄(gan)欖(lan)石(shi)結構也是一種十分(fen)安穩的(de)(de)正極(ji)資料結構，充放電進(jin)程中鋰(li)(li)(li)離(li)子的(de)(de)脫嵌，并不會造成晶(jing)格坍塌(ta)。
而鋰金屬電池確實(shi)也是存在的(de)(de)(de)，但與鋰離(li)子電池相比，幾乎能夠忽略不計(ji)，技能的(de)(de)(de)開展，終(zhong)究還(huan)是要服務于市(shi)場。鋰離(li)子電池在提高了(le)安(an)穩性(xing)問(wen)題的(de)(de)(de)一(yi)(yi)起，也帶來(lai)了(le)嚴峻(jun)的(de)(de)(de)“副作用”，便是作為能量載體的(de)(de)(de)鋰元素占比大大下降，能量密度降了(le)不止一(yi)(yi)個數(shu)量級，有得必有失。
負(fu)極(ji)(ji)一(yi)般挑選石墨或(huo)其他碳(tan)資(zi)料(liao)做活性(xing)物質，也是遵從上(shang)述(shu)的準則，既要求(qiu)是好的能量載體，又要相(xiang)對(dui)安穩，還(huan)要有相(xiang)對(dui)豐厚的儲量，便于大規模(mo)制(zhi)造。碳(tan)元素便是一(yi)個相(xiang)對(dui)優解，當然，這或(huo)許并不是唯(wei)一(yi)解，行業界針(zhen)對(dui)負(fu)極(ji)(ji)資(zi)料(liao)的研討也很(hen)廣(guang)泛(fan)。
電(dian)解質是什么(me)作用呢?
淺顯的講，就像游泳(yong)池(chi)里面的“水”，讓鋰離(li)子能夠自由(you)的游來游去，所以呢(ni)，離(li)子電(dian)導(dao)率要高(游泳(yong)的阻力小)，電(dian)子電(dian)導(dao)率要小(絕緣)，化學安穩性(xing)要好(安穩名列前茅)，熱(re)安穩性(xing)要好(為了安全動身)，電(dian)位窗口要寬(kuan)。
根據這些準(zhun)則(ze)，通過長時間的(de)(de)工程探究，人們找到(dao)了(le)由(you)高純度的(de)(de)有機(ji)(ji)溶劑、電解(jie)質鋰鹽、和(he)必要的(de)(de)增加劑等(deng)質料(liao)，在必定(ding)條(tiao)件下(xia)、按必定(ding)比例制造而(er)成(cheng)的(de)(de)電解(jie)質。有機(ji)(ji)溶劑有PC(碳(tan)酸(suan)丙烯酯(zhi))，EC(碳(tan)酸(suan)乙烯酯(zhi))，DMC(碳(tan)酸(suan)二甲酯(zhi))，DEC(碳(tan)酸(suan)二乙酯(zhi))，EMC(碳(tan)酸(suan)甲乙酯(zhi))等(deng)資料(liao)。電解(jie)質鋰鹽有LiPF6，LiBF4等(deng)資料(liao)。
阻隔閡則(ze)是(shi)為了阻撓正(zheng)負極資料直接(jie)觸(chu)摸短路(lu)而加進來的(de)(de)(de)，咱們期望把電池(chi)做的(de)(de)(de)盡(jin)或(huo)(huo)許的(de)(de)(de)小，存儲的(de)(de)(de)能量(liang)盡(jin)或(huo)(huo)許的(de)(de)(de)多，于是(shi)正(zheng)負極之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)距離越來越小，短路(lu)成為一(yi)個巨大的(de)(de)(de)危險(xian)。
為了避免正(zheng)負極(ji)資料短路，造成能量的劇烈(lie)開(kai)釋，就需求用一(yi)種(zhong)資料將正(zheng)負極(ji)“阻隔”開(kai)來(lai)，這便是阻隔閡的由來(lai)。
阻隔(ge)閡(he)(he)需求具(ju)有杰出的(de)離子(zi)通(tong)(tong)過性(xing)，首要是給鋰離子(zi)敞開通(tong)(tong)道，讓其能夠自由(you)通(tong)(tong)過，一起又是電子(zi)的(de)絕緣體，以(yi)完結正負極之間的(de)絕緣。現在市場上的(de)隔(ge)閡(he)(he)首要有單(dan)層(ceng)(ceng)PP，單(dan)層(ceng)(ceng)PE，雙層(ceng)(ceng)PP/PE，三(san)層(ceng)(ceng)PP/PE/PP、以(yi)及陶瓷復合(he)膜等。
4.鋰(li)離子電池的完(wan)好(hao)資料構成
除了文中說到的(de)4種首(shou)要(yao)(yao)資料(liao)之外，要(yao)(yao)想把鋰(li)離子電池從實(shi)驗室的(de)一個“樣(yang)品(pin)”變成(cheng)一個能夠商業化使用的(de)產品(pin)，還需求其他一些不可或(huo)缺的(de)資料(liao)。
首要來看電(dian)(dian)池的正極(ji)，除(chu)了(le)活(huo)性(xing)物(wu)質之外，還有導(dao)電(dian)(dian)劑(ji)和(he)粘結劑(ji)，以及(ji)用(yong)作(zuo)電(dian)(dian)流(liu)載體(ti)(ti)的基(ji)體(ti)(ti)和(he)集(ji)流(liu)體(ti)(ti)(正極(ji)一般是(shi)鋁箔)。粘結劑(ji)要把作(zuo)為活(huo)性(xing)物(wu)質的鋰(li)金屬氧化物(wu)均(jun)勻(yun)的“固定”在正極(ji)基(ji)帶上面(mian)，導(dao)電(dian)(dian)劑(ji)則(ze)是(shi)為了(le)增強活(huo)性(xing)物(wu)質與基(ji)體(ti)(ti)的導(dao)電(dian)(dian)性(xing)，以到(dao)達更大的充(chong)放電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)，集(ji)流(liu)體(ti)(ti)擔任充(chong)任電(dian)(dian)池內外部的電(dian)(dian)荷轉移橋梁。
負(fu)極的構(gou)造與正極根本相(xiang)同(tong)，需求(qiu)粘結劑(ji)(ji)來(lai)固定(ding)活性物質石墨，需求(qiu)銅箔作為基體和集流體來(lai)充任電流的導體，但由于石墨自身(shen)具有杰出的導電性，所以負(fu)極一般(ban)增加少數或(huo)不增加導電劑(ji)(ji)資(zi)料(liao)。
除了以上資(zi)料(liao)外，一(yi)個完(wan)好(hao)的鋰(li)離子(zi)電池還包括絕緣片、蓋板、泄壓(ya)閥、殼(ke)體(鋁，鋼(gang)，復合(he)膜等(deng))，以及其他一(yi)些輔助資(zi)料(liao)。
5.鋰離(li)子電(dian)池的制造工藝(yi)
鋰離子電池(chi)的制(zhi)造工藝比較(jiao)復雜，此處僅就部分要害工序做簡略描繪(hui)。
根據極(ji)片安裝方式的不同(tong)，一般(ban)有卷繞和(he)疊片兩種工藝路線。
疊(die)(die)片(pian)工(gong)藝(yi)(yi)是將正極、負極切(qie)成(cheng)(cheng)小(xiao)(xiao)片(pian)與阻隔閡堆(dui)疊(die)(die)起來(lai)成(cheng)(cheng)小(xiao)(xiao)電(dian)芯(xin)(xin)(xin)單體(ti)，然后將小(xiao)(xiao)電(dian)芯(xin)(xin)(xin)單體(ti)疊(die)(die)放并聯(lian)起來(lai)，組成(cheng)(cheng)一個(ge)大電(dian)芯(xin)(xin)(xin)的(de)(de)制造工(gong)藝(yi)(yi)。其大體(ti)工(gong)藝(yi)(yi)流程如下：將涂布、烘(hong)干、輥(gun)壓后的(de)(de)極片(pian)按(an)照必定(ding)的(de)(de)尺寸(cun)進行(xing)模切(qie)，模切(qie)后的(de)(de)正負極片(pian)、隔閡通過疊(die)(die)片(pian)機進行(xing)電(dian)池制備，制備完結(jie)后的(de)(de)電(dian)芯(xin)(xin)(xin)進行(xing)極耳(er)焊(han)接、封裝(zhuang)，封裝(zhuang)完結(jie)后進行(xing)電(dian)芯(xin)(xin)(xin)的(de)(de)烘(hong)烤、注(zhu)液、封口、化成(cheng)(cheng)等工(gong)藝(yi)(yi)，此刻一個(ge)完好的(de)(de)鋰離子電(dian)芯(xin)(xin)(xin)就(jiu)根(gen)本完結(jie)了(le)，后續將進行(xing)整形(xing)、功能測(ce)驗(yan)、產品分級出貨等。
卷繞(rao)(rao)工(gong)藝(yi)是(shi)(shi)將正(zheng)負極(ji)片、阻隔(ge)閡、正(zheng)負極(ji)耳、維護膠帶(dai)、停止膠帶(dai)等物料固定在(zai)設備上，設備通過放(fang)卷完結電芯制造。與疊片工(gong)藝(yi)不同(tong)的是(shi)(shi)，卷繞(rao)(rao)電芯的制造進程，需求將涂布、烘干、輥壓后的極(ji)片進行分切進程，分切是(shi)(shi)將極(ji)片做成條狀，然(ran)后按(an)負極(ji)、隔(ge)閡、正(zheng)極(ji)的順序經(jing)卷繞(rao)(rao)得到卷繞(rao)(rao)電芯、后續(xu)工(gong)藝(yi)進程和疊片共同(tong)。china5e
