锂离子电池的主要构成
（1）电池盖
（2）正 极----活性物质为氧化钴锂
（3）隔 膜----一种特殊的复合膜
（4）负 极----活性物质为碳
（5）有机电解液
（6）电池壳
锂离子电池生产配料基础知识
一、 电极的组成：
1、 正极组成：
a、 钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。
b、 导电剂：提高正极片的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性。
提高正极片的电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化。
c、 PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。
d、 正极引线：由铝箔或铝带制成。
2、 负极组成：
a、 石墨：负极活性物质，构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造
石墨两大类。
b、 导电剂：提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。
提高反应深度及利用率。
防止枝晶的产生。
利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化。
（可根据石墨粒度分布选择加或不加）。
c、 添加剂：降低不可逆反应，提高粘附力，提高浆料黏度，防止浆料沉淀。
d、 水性粘合剂：将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。
e、 负极引线：由铜箔或镍带制成。
二、 配料目的：
配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起，调制成浆料，以利于均匀涂布，保证极片的一致性。配料大致包括五个过程，即：原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。
三、 配料原理：
（一） 、正极配料原理
1、 原料的理化性能。
（1） 钴酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6-8 μm，含水量≤0.2%，通常为碱性，PH值为10-11左右。
锰酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为5-7 μm，含水量≤0.2%，通常为弱碱性，PH值为8左右。
（2） 导电剂：非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值~300，粒径一般为 2-5 μm；主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配；通常为中性。
（3） PVDF粘合剂：非极性物质，链状物，分子量从300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性变差。
（4） NMP：弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。
2、 原料的预处理
（1） 钴酸锂：脱水。一般用120 oC常压烘烤2小时左右。
（2） 导电剂：脱水。一般用200 oC常压烘烤2小时左右。
（3） 粘合剂：脱水。一般用120-140 oC常压烘烤2小时左右，烘烤温度视分子量的大小决定。
（4） NMP：脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施，直接使用。
3、 原料的掺和：
（1） 粘合剂的溶解（按标准浓度）及热处理。
（2） 钴酸锂和导电剂球磨：使粉料初步混合，钴酸锂和导电剂粘合在一起，提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中，球磨时间一般为2小时左右；为避免混入杂质，通常使用玛瑙球作为球磨介子。
4、 干粉的分散、浸湿：
（1） 原理：固体粉末放置在空气中，随着时间的推移，将会吸附部分空气在固体的表面上，液体粘合剂加入后，液体与气体开始争夺固体表面；如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强，液体不能浸湿固体；如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强，液体可以浸湿固体，将气体挤出。
当润湿角≤90度，固体浸湿。
当润湿角＞90度，固体不浸湿。
正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿，所以正极粉料分散相对容易。
（2） 分散方法对分散的影响：
A、 静置法（时间长，效果差，但不损伤材料的原有结构）；
B、 搅拌法；自转或自转加公转（时间短，效果佳，但有可能损伤个别
材料的自身结构）。
1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段；球形、齿轮形用于分散难度较低的状态，效果佳。
2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高，分散速度越快，但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。
3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小，分散速度越快，但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。
4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大，柔制强度越大，粘接强度
越大；浓度越低，粘接强度越小。
5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出，降低液体吸附难度；材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。
6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下，浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮，太冷浆料的流动性将大打折扣。
5、 稀释。将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。
（二）、负极配料原理（大致与正极配料原理相同）
1、 原料的理化性能。
（1） 石墨：非极性物质，易被非极性物质污染，易在非极性物质中分散；不易吸水，也不易在水中分散。被污染的石墨，在水中分散后，容易重新团聚。一般粒径D50为20μm左右。颗粒形状多样且多不规则，主要有球形、片状、纤维状等。
（2） 水性粘合剂（SBR）：小分子线性链状乳液，极易溶于水和极性溶剂。
（3） 防沉淀剂（CMC）：高分子化合物，易溶于水和极性溶剂。
（4） 异丙醇：弱极性物质，加入后可减小粘合剂溶液的极性，提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂网状交链，提高粘结强度。
乙醇：弱极性物质，加入后可减小粘合剂溶液的极性，提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂线性交链，提高粘结强度（异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的，大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种）。
（5）去离子水（或蒸馏水）：稀释剂，酌量添加，改变浆料的流动性。
2、 原料的预处理：
（1） 石墨：A、混合，使原料均匀化，提高一致性。B、300~400℃常压烘烤，除去表面油性物质，提高与水性粘合剂的相容能力，修圆石墨表面棱角（有些材料为保持表面特性，不允许烘烤，否则效能降低）。
（2） 水性粘合剂：适当稀释，提高分散能力。
3、 掺和、浸湿和分散：
（1） 石墨与粘合剂溶液极性不同，不易分散。
（2） 可先用醇水溶液将石墨初步润湿，再与粘合剂溶液混合。
（3） 应适当降低搅拌浓度，提高分散性。
（4） 分散过程为减少极性物与非极性物距离，提高势能或表面能，所以为吸热反应，搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度，使吸热变得容易，同时提高流动性，降低分散难度。
（5） 搅拌过程如加入真空脱气过程，排除气体，促进固-液吸附，效果更佳。
（6） 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容，在三、（一）、4中有详细论述，在此不予详细解释。
4、 稀释。将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。
工作原理
3.1 充电过程
如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。
正极上发生的反应为
LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)
负极上发生的反应为
6C+XLi++Xe=====LixC6
3.2 电池放电过程
放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。
二、 工艺流程
三、 电池不良项目及成因：
1.容量低
产生原因：
a. 附料量偏少； b. 极片两面附料量相差较大； c. 极片断裂；
d. 电解液少； e. 电解液电导率低； f. 正极与负极配片未配好；
g. 隔膜孔隙率小； h. 胶粘剂老化→附料脱落； i.卷芯超厚（未烘干或电解液未渗透）
j. 分容时未充满电； k. 正负极材料比容量小。
2.内阻高
产生原因：
a. 负极片与极耳虚焊； b. 正极片与极耳虚焊； c. 正极耳与盖帽虚焊；
d. 负极耳与壳虚焊; e. 铆钉与压板接触内阻大； f. 正极未加导电剂；
g. 电解液没有锂盐； h. 电池曾经发生短路； i. 隔膜纸孔隙率小。
3.电压低
产生原因：
a. 副反应（电解液分解；正极有杂质；有水）； b. 未化成好（SEI膜未形成安全）；
c. 客户的线路板漏电（指客户加工后送回的电芯）； d. 客户未按要求点焊（客户加工后的电芯）；
e. 毛刺； f. 微短路； g. 负极产生枝晶。
4.超厚
产生超厚的原因有以下几点:
a. 焊缝漏气; b. 电解液分解; c. 未烘干水分;
d. 盖帽密封性差; e. 壳壁太厚; f. 壳太厚;
g. 卷芯太厚(附料太多；极片未压实；隔膜太厚)。
5.成因有以下几点
a. 未化成好（SEI膜不完整、致密）； b. 烘烤温度过高→粘合剂老化→脱料； c. 负极比容量低；
d. 正极附料多而负极附料少； e. 盖帽漏气，焊缝漏气； f. 电解液分解，电导率降低。
6.爆炸
a. 分容柜有故障（造成过充）； b. 隔膜闭合效应差; c. 内部短路
7.短路
a. 料尘； b. 装壳时装破； c. 尺刮（小隔膜纸太小或未垫好）;
d. 卷绕不齐； e. 没包好； f. 隔膜有洞; g. 毛刺
8.断路
a) 极耳与铆钉未焊好，或者有效焊点面积小；
b) 连接片断裂（连接片太短或与极片点焊时焊得太靠下）
1、 基本工作原理
1）、正极反应： LiCoO2 ===== Li1-xCoO2 + x Li+ + xe-
2）、负极反应： 6C + x Li+ + xe- ===== LixC6
3）、电池反应：LiCoO2 + 6C ====== Li1-xCoO2 + LixC6
4）、电池的电动势：
（1）、定义：在没有电流的情况下，电池正、负极两端的电位差。
（2）、影响因素：由电极材料决定，不受其它任何辅助材料影响。
2、 电压特性
1）、开路电压：用电压表直接测量的正、负极两端的电压。
E = V – I R
2）、工作电压范围：2.75 ~ 4.2 volt。
3）、额定电压：3.6 volt。
4）、平均工作电压: 3.72 volt。
5）、影响电压特性的基本因素
（1）、电极材料；（2）、电极配方；（3）、电池设计；
4、 工作电流：
1）、电极的极化：由于电池电极上有电流通过，导致电极电位偏离平衡状态。
a、欧姆极化：电池材料的电阻影响。
b、电化学极化：得失电子的难易，导致电极电位偏离平衡状态。
c、浓差极化：由于离子迁移速度慢，导致电极电位偏离平衡状态。
2）、极化与电流的关系：ie < ir < ic
2）、工作电流的确定： 《 ic； 2-3 mA/cm2；
3》、影响工作电流的因素
（1）、电极配方，导电材料性能、用量、粘合剂用量。
（2）、极片的面积；
（3）、极片压实密度；
（4）、钝化膜的厚度；
A.锂动力电池的主要构成
（１） 电池盖
（２） 正极－－－－活性物质为氧化钴锂
（３） 隔膜－－－－一种特殊的复合膜
（４） 负极－－－－活性物质为碳
（５） 有机电解液
（６） 电池壳
Ｂ. 锂动力电池的优越性能
我们经常说的锂离子电池的优越性是针对于传统的镉镍电池（Ni/cd）和氢镍电池（Ni/cd）来讲的。那么，锂离子电池究竟好在哪里呢？
（１）工作电压高 （２）比能量大 （３）循环寿命长 （４）自放电率低 （５）无记忆效应（６）无污染
Ｃ.锂动力电池的组装过程
锂动力电池的工艺及技术要求非常严格、复杂，这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。
（１） 制浆
用专门的溶剂和粘贴剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。
（２） 涂膜
将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正极极片和负极极片。
（３） 装配
按正极片－隔膜－负极片－隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕制成电池极芯，再经注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。
（４） 化成
用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对每一只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。
Ｄ.锂动力电池的安全特性
锂动力电池已非常广泛地应用于人们的日常生活中，所以它的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。对于锂动力电池安全性能的考核指标，国际上规定了非常严格的标准，一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件。
（１） 短路：不起火，不爆炸；
（２） 过充电：不起火，不爆炸
（３） 热箱试验：不起火，不爆炸（150℃恒温10min）
（４） 针刺：不爆炸（用直径３mm钉穿透电池）
（５） 平板冲击：不起火，不爆炸（10kg重物自１米高处砸向电池）
（６） 焚烧：不爆炸（煤气火焰烧烤电池）
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/b8757879168884868762d668.html
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