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鋰離子電池電芯設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)是什么?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1746次  |  2020年10月31日  

▲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。


鋰離子電池早已滲透到人類社會(huì)的方方面面,在支持工業(yè)化社會(huì)的正常運(yùn)作方面,起著無(wú)可替代的用途。電池雖小,但它所涉及到的方面卻極其復(fù)雜,因此,研究者還需根據(jù)背景信息進(jìn)行細(xì)致考察并得出合理的結(jié)論。


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