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【兆恒機(jī)械】鋰電池知識(shí)大全

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  • 添加日期:2021年03月19日

一、鋰電池

嚴(yán)格意義上說,鋰電池分為兩種:鋰金屬電池和鋰離子電池。這是根據(jù)鋰存在的形態(tài)來定義的,鋰金屬電池是用金屬鋰做電極,而鋰離子電池則是以離子形態(tài)存在于電極。

鋰金屬電池通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產(chǎn)生電能的,用完就廢了,不能充電,因此也稱一次電池。鋰離子電池則是利用鋰離子的濃度差進(jìn)行儲(chǔ)能和放電,電池中不存在金屬鋰,因此也稱鋰二次電池。目前所應(yīng)用于手機(jī)、相機(jī)、電動(dòng)工具、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能、通信基站等可充鋰電池,均為鋰離子電池。一般市場上大多數(shù)常用可見的鋰電池均為鋰離子電池,大家也習(xí)慣簡稱為鋰電池,本文所稱鋰電池也主要指鋰離子電池。

1、鋰電池分類

市場上習(xí)慣用的兩種分類方式:按極片材料分類和按產(chǎn)品外觀分類。

A、按極片材料分類

正極材料:磷酸鐵鋰電池(LFP)、鈷酸鋰電池(LCO)、錳酸鋰電池(LMO)、(二元電池:鎳錳酸鋰/鎳鈷酸鋰)、(三元:鎳鈷錳酸鋰電池(NCM)、鎳鈷鋁酸鋰電池(NCA))

負(fù)極材料:鈦酸鋰電池(LTO)、石墨烯電池、納米碳纖維電池

關(guān)于市場上的石墨烯概念,主要是指石墨烯基電池,即在極片中加入石墨烯漿料,或在隔膜上加入石墨烯涂層。鎳酸鋰、鎂基電池市場上基本不存在。

B、按產(chǎn)品外觀分類

分為:圓柱、軟包、方形。

圓柱和方形外包裝多為鋼殼或者鋁殼。軟包外包裝為鋁塑膜,其實(shí)軟包也是一種方形,市場上習(xí)慣將鋁塑膜包裝的稱為軟包,也有人將軟包電池稱為聚合物電池。

對(duì)于圓柱形鋰離子電池,其型號(hào)一般為5位數(shù)字。前兩位數(shù)字為電池的直徑,中間兩位數(shù)字為電池的高度。單位為毫米。例如18650鋰電池,它的直徑為18毫米,高度為65毫米。

C、按電解質(zhì)材料的不同

鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)。

液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質(zhì)(目前動(dòng)力用電池多為此種)。聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質(zhì)來代替,這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分采用聚合物凝膠電解質(zhì)。關(guān)于固態(tài)電池,嚴(yán)格意義上的是指電極和電解質(zhì)均為固態(tài)的。

D、按電池實(shí)用性能分類

功率型電池和能量型電池。能量型電池以高能量密度為特點(diǎn),主要用于高能量輸出;功率型電池以高功率密度為特點(diǎn),主要用于瞬間高功率輸出、輸出的電池。而功率能量型鋰電池是伴隨著插電式混合動(dòng)力車的出現(xiàn)而出現(xiàn)的。它要求電池儲(chǔ)存的能量較高,可以支持一段距離的純電行駛,也要具備較好的功率特性,在低電量的時(shí)候進(jìn)入混合動(dòng)力模式。

簡單理解,能量型類似于馬拉松選手,要有耐力,就是要求高容量,對(duì)大電流放電性能要求不高;那么功率型就是短跑選手,拼的是暴發(fā)力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不遠(yuǎn)。

2、鋰電池材料構(gòu)成

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四大主材:正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液

輔材:NMP、銅箔、鋁箔、鋁殼蓋板、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、其他(EMD)等。

3、制作工藝

鋰電池的制造流程可分為電極制片、電芯裝配、激活檢測和電池組裝四個(gè)主要工序。其中,電極制片又包括正極片和負(fù)極片制作,主要環(huán)節(jié)包括配料、攪拌、涂布、輥壓、分切和極耳等步驟。

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4、生產(chǎn)所需設(shè)備

按照鋰離子電池的生產(chǎn)流程,鋰電設(shè)備主要可以分為前端設(shè)備、中端設(shè)備和后端設(shè)備。

前端設(shè)備主要是針對(duì)電極制片工序,包括真空攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)和分切機(jī)等。涂布工藝要求將攪拌后的漿料均勻地涂在金屬上,厚度精確到3μm以下,分切要需要保證切片表面不能存在任何毛刺,否則會(huì)對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生很大影響。因此,前端設(shè)備是電池制造的核心設(shè)備,關(guān)乎整條生產(chǎn)線的質(zhì)量。

中端設(shè)備主要覆蓋電芯裝配工序,主要包括卷繞機(jī)或疊片機(jī)、電芯入殼機(jī)、注液機(jī)以及封口焊接等設(shè)備。

后端設(shè)備主要覆蓋電芯激活化成、分容檢測以及組裝成電池組等工藝。相對(duì)而言,中后端設(shè)備如入殼、封口、檢測等機(jī)器相對(duì)簡單,技術(shù)要求不高。

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5、鋰電池應(yīng)用

主要分為三大塊:數(shù)碼類、動(dòng)力類、儲(chǔ)能類。

數(shù)碼類:手機(jī)、平板、筆記本電腦、電動(dòng)玩具、MP3/MP4、耳機(jī)、充電寶、航模、移動(dòng)電源等。

動(dòng)力類:主要指電動(dòng)交通工具,電動(dòng)自行車、新能源汽車等。

儲(chǔ)能類:主要應(yīng)用于基站電源、清潔能源儲(chǔ)能、電網(wǎng)電力儲(chǔ)能、家庭光儲(chǔ)系統(tǒng)等。

6、鋰電池相關(guān)參數(shù)及發(fā)展方向

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