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鋰離子電池原理及工藝流程

2016-6-16 9:42:17??????點擊:
一、 原理
1.0 正極構造
LiCoO2(鈷酸鋰)+導電劑(乙炔黑)+粘合劑(PVDF)+集流體(鋁箔) 正極
2.0 負極構造
石墨+導電劑(乙炔黑)+增稠劑(CMC)+粘結劑(SBR)+ 集流體(銅箔)   負極
3.0工作原理
3.1 充電過程
如上圖一個電源給電池充電,此時正極上的電子e從通過外部電路跑到負極上,正鋰離子Li+從正極“跳進”電解液里,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達負極,與早就跑過來的電子結合在一起。
正極上發生的反應為
LiCoO2=充電=Li1-xCoO2+Xli++Xe(電子)
負極上發生的反應為
6C+XLi++Xe=====LixC6
3.2 電池放電過程
放電有恒流放電和恒阻放電,恒流放電其實是在外電路加一個可以隨電壓變化而變化的可變電阻,恒阻放電的實質都是在電池正負極加一個電阻讓電子通過。由此可知,只要負極上的電子不能從負極跑到正極,電池就不會放電。電子和Li+都是同時行動的,方向相同但路不同,放電時,電子從負極經過電子導體跑到正極,鋰離子Li+從負極“跳進”電解液里,“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞,“游泳”到達正極,與早就跑過來的電子結合在一起。
二、電池不良項目及成因:
1.容量低
產生原因:
a. 附料量偏少; b. 極片兩面附料量相差較大; c. 極片斷裂;
d. 電解液少; e. 電解液電導率低; f. 正極與負極配片未配好;
g. 隔膜孔隙率??; h. 膠粘劑老化→附料脫落; i.卷芯超厚(未烘干或電解液未滲透)
j. 分容時未充滿電; k. 正負極材料比容量小。
2.內阻高
產生原因:
a. 負極片與極耳虛焊; b. 正極片與極耳虛焊; c. 正極耳與蓋帽虛焊;
d. 負極耳與殼虛焊; e. 鉚釘與壓板接觸內阻大; f. 正極未加導電劑;
g. 電解液沒有鋰鹽; h. 電池曾經發生短路; i. 隔膜紙孔隙率小。
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(指客戶加工后送回的電芯); d. 客戶未按要求點焊(客戶加工后的電芯);
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. 未烘干水分;
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.成因有以下幾點
a. 未化成好(SEI膜不完整、致密); 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.爆炸
a. 分容柜有故障(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. 卷繞不齊; 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??;
b) 連接片斷裂(連接片太短或與極片點焊時焊得太靠下)