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由于锂离子电池解决了电能的一个非常重要的问题——便携式，并且对环境非常友好，它被广泛应用于许多需要充电的便携式设备，如手机、电脑、相机、电动汽车、充电宝等。您可以在我们日常生活中使用的几乎所有电子设备中找到它。虽然锂离子电池很常见，但大多数人对其结构和原理了解不多。因此，本文将对锂离子电池的基础知识进行专业的讲解，阅读后，您将对锂电池有一个新的认识。

 

1锂离子电池的基本原理

以锂钴石墨系统为例：

阳极发生了什么

LiCo02=Li1-xCo02+xLi++xe–（电子）

阴极发生了什么

6C+xLi++xe–（电子）=LixC6

 

2锂离子电池的基本结构

 

2.1锂离子电池阳极结构

活性物质+导电剂+粘合剂+集电体（铝箔）

2.2正极结构锂离子电池

活性物质+导电剂+增稠剂+粘合剂+集电体（铜箔）

2.3隔板结构锂离子电池

聚烯烃隔板的结构与特性

 

 

3各工序控制点

3.1混合：

工作流程内容：

阳极（阴极）浆料的制备，是一种包括阳极（正极）活性物质、导电剂、粘合剂和其他阳极（负极）物质的材料的混合过程。具体而言，混合是将电池材料和辅助材料的活性材料置于溶剂中高度分散，形成牛顿型高粘度流体，然后确保活性物质、导电剂、粘合剂和其他添加剂充分混合、均匀分布的过程。

控制点：

（1） 原材料应满足工艺要求，如材料类型和型号、每个部件的数量；

（2） 正极不能带水；

（3） 注意干燥设备，控制室内湿度；

（4） PVDF溶解过程相对缓慢，PVDF应在制浆前溶解在NMP中，CMC也是一种困难的溶液，CMC应在制浆之前溶解在水中；PVDF和CMC应充分溶解并均匀分散。如果存在颗粒粘合剂或增稠剂，则必须增加混合时间或改变混合过程。

（5） 加入导电剂和活性物质后，浆料应均匀，无团聚颗粒，并应去除浆料中的气泡，阳极粘度：4000-10000mpa.s，阴极粘度：1500mpa.s。浆料粘度和固体含量对涂覆过程有重要影响。

固体含量测试方法：

固体含量=固化后的浆料质量/浆料质量*100%

 

3.2涂层和干燥：

工作流程内容：

涂覆过程是将浆料涂覆到集电体上，干燥是去除浆料中的所有溶剂。锂电池电极涂层与普通涂层明显不同：浆料湿涂层较厚，浆料为牛顿型高粘度流体，流体流动需要剪切应力，随流速的变化而变化。涂层厚度的调整很难按照标准方式进行，这也是涂层机过程中的难点。它需要高度的操作员熟练程度和经验。极片涂层的精度非常高，厚度偏差约为±3um，因此对设备的要求非常高。

控制点：

（1） 为了尽可能保证涂层的一致性，操作时应注意浆料粘度的变化、料斗上液位高度的变化、涂层速度的变化；

（2） 铝箔上的薄层浆料在烘箱中干燥，去除NMP溶剂（NMP沸点202℃，闪点95℃）。干燥过慢，涂层表面有流动性，厚度不稳定，干燥过快，表面形成PVDF膜，内部NMP溶剂挥发会导致表层起皱现象。为了确保NMP的均匀蒸发，通常采用分段干燥，中间段温度最高。正极一般为100-130℃，负极如为水系统，干燥温度一般为75-90℃；而干燥过程中NMP挥发，涂料浆料成分不断变化，所以NMP溶剂制备浆料的用量、加热方法和加热时间，都有影响；

（3） 加热温度或时间不够，难以去除浆料中的液体，使部分粘合剂溶解，导致活性物质剥落；加热温度过高，粘合剂结晶，也会使活性物质剥落，导致电池短路。此外，干燥温度和干燥时间不当也会导致铝箔氧化和湿极

（4） 涂层和干燥前三次要做厚度、质量、尺寸是否符合要求，并定期检查相应的制浆速度、烘烤时间、间隙等。

 

 

条纹和深色条纹的解释：

暗痕是由于涂装时极靴表面部分厚度不均匀，呈现色差和暗痕外观。厚度不均匀的原因可能是：（1）在制浆过程中，存在异物或叶片表面不均匀（存在间隙），导致极片表面厚度不均匀；（2） 滚筒压榨前后的线性痕迹：更多的原因是刀片没有打开谷物，或者有少量干燥的浆料粘在刀片上。

 

3.3压延和切片

工作流程内容：

一方面，电极片可以被压实以增加电极片的比容量，使得活性物质可以与导电剂和集电体充分接触，这有利于活性物质的电化学性能。另一方面，轧制后，极靴强度提高，光洁度提高，有利于后续加工，减少损耗。

控制点：

（1） 轧制时注意厚度要求；

（2） 压制时应注意气泡、材料、杆变形、波浪边缘等。；

（3） 滚筒直径越大越好；

（4） 磁极片切割尺寸符合工艺要求，无材料脱落，无波浪边，毛刺符合工艺要求；

 

3.4极靴

控制点：

（1） 无粉末，波状边缘；

（2） 极靴尺寸符合工艺要求；

（3） 粘贴和电极凸耳焊接符合要求；

（4） 毛刺符合工艺要求。

 

3.5滚入壳点底部焊接坡口

遵循阴极覆盖阳极原则，有以下控制点：

（1） 缠绕头尾，阴极极超过阳极极5mm以上；

（2） 电极边缘的阴极电极覆盖阳极电极（X射线检测）

（3） 点底焊接符合工艺要求——焊接张力，不是虚拟焊接，而是焊接。

（4） 滚动槽符合工艺尺寸，无涂层损失等外观问题，无翘曲垫片现象。

 

3.6烘烤液注入

所有控制点的主要目的：湿度控制！

水分不合格的后果：CID周转后电池组分容量低，电池容量低，压力低，循环不良等。

此外：液体注入量也是一个重要的控制点。

 

3.7密封

控制点：

（1） 满足密封工艺尺寸；

（2） 气密性符合要求；

（3） 无外观问题。

 

3.8地层和容量分级

成型：根据工艺要求设置工作步骤，小电流放电，最终电压不高于3.7V；

产能分级：根据工艺要求设置产能分级步骤；

PS：温度对形成和容量有很大影响，因此车间温度应得到控制。

形成目的：

（1） 活化阳极和阴极材料；

（2） 阳极形成SE膜。

成膜反应一般为：电压<1.2V

当电压低于2.5V时，主要产生H2和C02；当电压高于3.0V时，EC、EMC和DMC分解并产生其他烷烃气体。电池在3.0-3.5V时产生最多的气体；在3.5V之后基本上生成SEI膜；当电压高于3.8V时，DMC和EMC分解并产生最多的气体。

 

4锂离子电池的基本概念

电压：电压3.0-4.2/2.5-4.2（单位：V）当电器工作时，放电时电压持续下降。平台电压是指占整个放电时间大部分的电压。一般标称电压是平台电压的中心电压。在该电压附近，充电和放电时电压变化缓慢。

内阻：铁芯本身的电化学阻抗，包括欧姆电阻和核化学电阻。在大电流下放电时，内阻对放电特性有特别显著的影响（单位：mΩ）。

容量：指在一定放电条件下，电池可获得的电量，即随时间变化的电流（单位：mAh或Ah）。

速率：以标称容量的倍数表示电池的放电容量。

循环：指二次电池根据某一系统进行充电和放电，其性能下降到一定程度的循环时间。

储存性能：储存一段时间后，由于某些因素的影响，电池性能会发生变化，导致电池自放电、电解液泄漏、电池短路等。

放电特性：指电池在一定的放电系统下，其工作电压稳定性、电压平台和大电流放电性能，它显示了电池产生负载的能力。