教你在5分钟内搞懂锂离子电池及组成
来源：宝鄂实业
2019-10-05 20:35
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锂离子电池的组成
锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成。此外，电池还包括粘合剂、导电炭黑、集电极、耳塞、包装材料等部件。主要部件具有以下特点：
（1）锂的可逆脱嵌活性材料为正极和负极；正极通常是具有高氧化还原电位的过渡金属氧化物（LIMO2：M是Mn、Co、Ni的一种或几种），负极是锂嵌入和低氧化还原电位的活性物质；如石墨、硅、锡合金等。
（2）电解液是锂电池正负极之间的传输介质。它通常是含有锂盐的碳酸盐有机溶剂。主要的锂盐有lipf6、liclo4等。
（3）膜是具有一定孔隙率和电子绝缘性的微孔膜，如聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。膜的主要功能是将电池的正负极分开，避免正负极接触造成短路。当电池内部短路温度上升到膜的耐受温度以上时，普通的pp/pe就会熔化，气孔会被关闭，防止li+通过，从而防止电池。燃烧和爆炸。
锂离子电池正极材料是二次锂电池的重要组成部分。它不仅作为电极材料参与电化学反应，而且作为锂离子源。锂离子电池正极材料的设计和选择应综合考虑比能量、循环性能、安全性、成本及其对环境的影响。
锂离子电池理想的正极材料应满足以下条件：
（1）高比容量：需要低相对分子质量的正极材料，并可将大量的李+插入到其主体结构中；
（2）工作电压高：要求系统放电反应的负吉布斯自由能大；
（3）充放电速率性能好：电极材料内部和表面要求较高的扩散速率；
（4）安全性能好：要求化学稳定性和热稳定性高；
_容易准备，环保，便宜。
作为锂离子电池的重要组成部分，理想的负极材料应满足以下条件：
（1）锂的插层反应具有较低的氧化还原电位，使锂离子电池具有较高的输出电压。
（2）在锂离子注入和去除过程中，电极电位的变化很小，以保证充放电过程中电压波动较小。
（3）锂离子插层过程中结构稳定性和化学稳定性良好，使电池具有较高的循环寿命和安全性。
（4）可逆比容量高；
_良好的锂离子和电子导电性，获得较高的充放电比和低温充放电性能；
如果李电位低于1.2V，则可以在负表面上形成致密且稳定的固体电解质膜（SEI），从而防止电解质在负极表面上持续还原，并且不可逆地消耗正极的李。
本发明制备工艺简单，易于规模化，生产和使用成本低。
资源丰富，环境友好。
锂离子电池的电解液一般由非水有机溶剂和锂盐组成。电解液的作用是在电池的正极和负极之间形成良好的离子导电通道。锂电池系统中使用的非水电解质应满足以下条件：
（1）高电导率，一般为3×10-3～2×10-2S.CM-1；
（2）热稳定性好，在较宽的温度范围内不发生分解反应；
（3）电化学窗口应在0-4.5V范围内稳定。
（4）化学稳定性高，不与正、负、捕收剂、隔膜、粘结剂等反应。
_对离子具有良好的溶解性能。
毒性小，蒸汽压力低，使用安全；
_它能尽可能地促进电极的可逆反应，制备简单，成本低。
化学稳定性、安全性和反应速率是主要因素。
锂离子电池隔膜
锂离子电池隔膜的要求：电解液具有良好的化学稳定性和一定的机械强度，耐电极活性物质氧化/还原，电解液腐蚀；隔膜对电解液离子迁移的小电阻，从而降低电池的内阻，为了降低电池在大电流放电时的能量损失，需要一定的孔径和孔径。速率：它应该是一个良好的电子绝缘体，可以防止从电极上滴下的材料颗粒和树突的生长。具有良好的热稳定性和自动关机保护。当然，我们也应该有丰富的材料来源和低廉的价格。
锂电池隔膜材料的主要性能要求有：厚度均匀性、力学性能、透气性、理化性能等四项性能指标。锂电池隔膜材料根据其物理化学性质的不同可分为编织膜、无纺布、微孔膜、复合膜、隔膜纸、压延膜等。由于聚烯烃材料具有优异的机械性能、化学稳定性和较低的成本，聚烯烃微孔膜如聚乙烯和聚丙烯仍广泛用于商用锂电池隔膜。为了提高动力电池的安全性，在聚烯烃微孔膜的基础上制备了陶瓷隔膜等功能复合隔膜。
