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鋰電池生產材料是什么?是怎么做出來的?

鉅大LARGE  |  點擊量:6849次  |  2018年05月01日  

摘要
 嚴格意義上說,鋰電池分為兩種:鋰金屬電池和鋰離子電池。這是根據鋰存在的形態來定義的,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存在于電極。

  前面文章介紹了電池分類,今天再補充一下。


  嚴格意義上說,鋰電池分為兩種:鋰金屬電池和鋰離子電池。這是根據鋰存在的形態來定義的,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存在于電極。


  鋰金屬電池通過金屬鋰的腐蝕或叫氧化來產生電能的,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行儲能和放電,電池中不存在金屬鋰,因此也稱鋰二次電池。目前所應用于手機、相機、電動工具、電動汽車、儲能、通信基站等可充鋰電池,均為鋰離子電池。一般市場上大多數常用可見的鋰電池均為鋰離子電池,大家也習慣簡稱為鋰電池,本文所稱鋰電池也主要指鋰離子電池。


  一、鋰電池分類


  1、市場上習慣用的兩種分類方式:按極片材料分類和按產品外觀分類。


  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))


  負極材料:鈦酸鋰電池(LTO)、石墨烯電池、納米碳纖維電池


  關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,其實軟包也是一種方形,市場上習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。


  對于圓柱形鋰離子電池,其型號一般為5位數字。前兩位數字為電池的直徑,中間兩位數字為電池的高度。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、按電解質材料的不同


  鋰離子電池分為液態鋰離子電池(LIB)和聚合物鋰離子電池(PLB)。


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


  D、按電池實用性能分類


  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,主要用于高能量輸出;功率型電池以高功率密度為特點,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力車的出現而出現的。它要求電池儲存的能量較高,可以支持一段距離的純電行駛,也要具備較好的功率特性,在低電量的時候進入混合動力模式。


  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,拼的是暴發力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不遠。


  二、鋰電池材料構成


  四大主材:正極材料、負極材料、隔膜、電解液


  輔材:NMP、銅箔、鋁箔、鋁殼蓋板、導電劑、粘結劑、其他(EMD)等。


  三、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主要工序。其中,電極制片又包括正極片和負極片制作,主要環節包括配料、攪拌、涂布、輥壓、分切和極耳等步驟。


  四、生產所需設備


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


  前端設備主要是針對電極制片工序,包括真空攪拌機、涂布機、輥壓機和分切機等。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,否則會對后續工藝產生很大影響。因此,前端設備是電池制造的核心設備,關乎整條生產線的質量。


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


  后端設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。相對而言,中后端設備如入殼、封口、檢測等機器相對簡單,技術要求不高。


  五、鋰電池應用


  主要分為三大塊:數碼類、動力類、儲能類。


  數碼類:手機、平板、筆記本電腦、電動玩具、MP3/MP4、耳機、充電寶、航模、移動電源等。


  動力類:主要指電動交通工具,電動自行車、新能源汽車等。


  儲能類:主要應用于基站電源、清潔能源儲能、電網電力儲能、家庭光儲系統等。


  相信將來鋰電池會有更廣泛的應用。


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