要如何设计安全的锂电池内部结构？
来源：宝鄂实业
2019-07-08 20:03
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手机、笔记本等所用的是锂离子电池，所谓锂离子电池就是靠锂离子在正负极间的运动来实现电量供应和释放的装置，它要求锂离子在正负极间进行穿梭运动时不能附加其它影响因素，即干净地运动。从理论上来说，这种设计是完全可以实现的，但在实践过程中，由于锂离子电池是敏感性极强的产品，任何一点异常的情况都可能导致电池出现问题。
所有的锂电池爆炸都是由短路引起的，引起短路的现象有过充、过放、过流、过热，它们是通过锂电池内部结构而形成电池短路的，所谓内因决定外因的意思，锂电池结构本身是一个工艺制造过程，而工艺制造过程是难以100%避免瑕疵存在的。
锂离子逗留的正负极应该洁净，穿梭其间的电解液、隔膜也应无杂质，但在制造过程中，电解液与隔膜难以完全避免沾着金属粉尘、铜箔或者铝箔等碎片。当人们使用不当(过充、过放、过流)或者把锂电池置于极端环境(过高温度)下，锂电池就会过热，碎片在常温下的安静状态被打破，从而会在一个较热的电解液空间中进行热运动。下一步，如果碎片接近了隔膜，热的碎片将影响隔膜的隔离作用，也就造成短路。
可见，短路是由于两个原因引起的：一是电池体内有杂质，二是杂质会运动，二者的中介是发热，因此，短路必然有发热伴随，而发热并不必然短路。第三步，短路会迸发火花，而电解液是易燃液体，火花在一个密闭的空间中就会引发电池的燃烧和爆炸，这一点很容易理解。因此，现在有一种聚合物锂电池以胶体电解质代替液体电解质，可以降低短路的概率。但也不能完全避免。
一旦电池发生短路，视电池结构和温度高低程度的不同，一般来说，电池体会出现漏液、燃烧和爆炸三种情况，而燃烧引发的安全问题最为严重。
锂电池制造过程中，中段工艺主要是完成电池的成型，主要工艺流程包括制片、极片卷绕、模切、电芯卷绕成型和叠片成型等，是当前国内设备厂商竞争比较激烈的一个领域，占锂电池生产线价值量约30%。
目前动力锂电池的电芯制造工艺主要有卷绕和叠片两种，对应的电池结构形式主要为圆柱与方形、软包三种，圆柱和方形电池主要采用卷绕工艺生产，软包电池则主要采用叠片工艺。圆柱主要以18650和26650为代表（Tesla单独开发了21700电池、正在全行业推广），方形与软包的区别在于外壳分别采用硬铝壳和铝塑膜两种，其中软包主要以叠片工艺为主，铝壳则以卷绕工艺为主。
软包结构形式主要面向中高端数码市场，单位产品的利润率较高，在同等产能条件下，相对利润高于铝壳电池。由于铝壳电池易形成规模效应，产品合格率及成本易于控制，目前二者在各自市场领域均有可观的利润，在可以预见的未来，二者都很难被彻底取代。
由于卷绕工艺可以通过转速实现电芯的高速生产，而叠片技术所能提高的速度有限，因此目前国内动力锂电池主要采用卷绕工艺为主，因此卷绕机的出货量目前大于叠片机。
