锂离子电池的主要种类以及制作工艺介绍

　　从20世纪90年代初锂离子电池投放市场以来，由于它具有能量密度高、电压高、循环寿命长等优点，发展很快，因此品种增加也很快。锂离子电池可以从不同的角度来分类，根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池（Liquified Lithium-Ion Battery，简称为LIB）和聚合物锂离子电池（Polymer Lithium-Ion Battery，简称为PLB）。

 

　　1、根据电解质的种类分为：

 

　　液体锂离子电池：

 

　　优点是：

 

　　（1）锂离子电导率高?在较宽的温度范围内电导率在3&TImes;10-3?2&TImes;10-2/cm；

 

　　（2）化学性能稳定，正极，负极，隔膜，集流体电解质溶液基本不发生化学反应；

 

　　（3）制造电池的工艺比较简单，成本低。

 

　　缺点是：

 

　　容易漏液，安全性能差，液体的有机溶剂电解质容易引起着火和爆炸事故。

 

　　液体锂离子电池还可以根据电池的形状分为：圆柱型和方形电池。

 

　　聚合物电池：

 

　　聚合物电池进一步还可以分为：全固态电解质电池和凝胶型聚合物电解质电池。目前达到实用化并大量投产的是凝胶型聚合物电池。这种电池的特点是：

 

　　（1）电解质呈凝胶状态?不漏也安全性好；

 

　　（2）离子电导率接近液态锂离子电池；

 

　　（3）正极、隔膜和负极粘合在一起；

 

　　（4）采用软包装材料?降低了电池的重量；

 

　　（5）厚度减薄?体积减少?可以制作任意形状。

 

　　聚合物电池是锂离子电池的重要发展方向，不仅用于小型的电池上，也用于大型动力电池。

 

　　2、根据电池的用途和容量大小分类：

 

　　根据用途和容量大小来划分，锂离子电池可以分为：手提式电器?手提式电话机?笔记本电脑等?用的小型锂离子电池?这种电池的容量一般在2Ah以内。

 

　　大容量的锂离子电池主要用于电动工具?电动汽车?Electricvehicle ，EV?和混合动力汽车（Hybrid elecreic vehicle，HEV）。随着国际石油价格的不断上涨?EV 和HEV 用的锂电池的需求量会迅速增加。动力电池用于电动车上，要求一次充电电动车走长的距离，所以电池的容量大，每个电池的容量达上百Ah; HEV 电池要求高的功率， 电池的容量在10Ah 左右。

 

　　可充电锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等现代数码产品中应用最广泛的电池，但它较为“娇气”，在使用中不可过充、过放（会损坏电池或使之报废）。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在±1%之内，各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC，以保证安全、可靠、快速地充电。

 

　　手机基本上都是使用锂离子电池。正确地使用锂离子电池对延长电池寿命是十分重要的。它根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，并且有由几个电池串联并联在一起组成的电池组。锂离子电池的额定电压，因为材料的变化，一般为3.7V，磷酸铁锂（以下称磷铁）正极的则为3.2V。充满电时的终止充电电压一般是4.2V，磷铁3.65V。锂离子电池的终止放电电压为2.75V～3.0V（电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同，一般为3.0V，磷铁为2.5V）。低于2.5V（磷铁2.0V）继续放电称为过放，过放对电池会有损害。

 

　　钴酸锂类型材料为正极的锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间（内部会产生较高的温度而损耗能量），并可能发生危险；但磷酸铁锂正极材料锂电池，可以以20C甚至更大（C是电池的容量，如C=800mAh，1C充电率即充电电流为800mA）的大电流进行充放电，特别适合电动车使用。因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中应小于最大放电电流。锂离子电池对温度有一定要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围，过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议，并要求有限流电路以免发生过流（过热）。一般常用的充电倍率为0.25C～1C。在大电流充电时往往要检测电池温度，以防止过热损坏电池或产生爆炸。

 

　　锂离子电池充电分为两个阶段：先恒流充电，到接近终止电压时改为恒压充电。例一种800mAh容量的电池，其终止充电电压为4.2V。电池以800mA（充电率为1C）恒流充电，开始时电池电压以较大的斜率升压，当电池电压接近4.2V时，改成4.2V恒压充电，电流渐降，电压变化不大，到充电电流降为1/10-50C（各厂设定值不一，不影响使用）时，认为接近充满，可以终止充电（有的充电器到1/10C后启动定时器，过一定时间后结束充电）。

 

　　锂离子电池的制作工艺：

 

　　锂电池的正极材料有钴酸锂LiCoO2 、三元材料Ni+Mn+Co、锰酸锂Li2MnO4加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，至今比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。

 

　　1、制浆：用专门的溶剂和粘结剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。

 

　　2、涂膜：通过自动涂布机将正负极浆料分别均匀地涂覆在金属箔表面，经自动烘干后自动剪切制成正负极极片。

 

　　3、装配：按正极片—隔膜—负极片—隔膜自上而下的顺序经卷绕注入电解液、封口、正负极耳焊接等工艺过程，即完成电池的装配过程，制成成品电池。

 

　　4、化成：将成品电池放置测试柜进行充放电测试，筛选出合格的成品电池，待出厂。