锂离子电池的基本知识2

一般来说,锂离子电池有三部分构成:
1.锂离子电芯
2.维护电路(PCM)
3.外壳即胶壳

电池的分类

从锂离子电池与手机合作状况来看,一般分为外置电池和内置电池,这种叫法很简单了解,外置电池便是直接装在手上反面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而内置电池便是装入手机后,还还有一个外壳把其扣在手机电池内,如:MOTOROLA　998,8088,NOKIA的大部分机型
1.外置电池
外置电池的封装方式有超声波焊接和卡扣两种:
1.1超声波焊接
外壳
这种封装方式的电池外壳均有底面壳之分,资料一般为ABS+PC料,面壳一般喷油处理,代表类型有 :MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期运用一般不会磨花,而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开端掉落了.其原因为:手机电池的外壳较廉价,而喷油处理的本钱一般为外壳的几倍(好一点的),这样处理一般有三道工序:喷光油(打底),喷油(构成色彩),再喷亮油(次序应该是这样的,假如我没记错的话),而一些厂商为了降低本钱就省去了第一和第三道工序,这样本钱就很低了.
超声波焊塑机
其作用为:
行业界比较好的国产超声波焊塑机应该是深圳科威信机电公司出产的.
焊接
有了好的超声波焊塑机不行的,是否能够焊接OK,还与外壳的资料和焊塑机参数设置有很大联系,外壳方面主要与出产厂家的水口料掺杂状况有关,而参数设置则需自己探索,因为涉及到公司一些技能资料,在这里不方便多讲.
1.2卡扣式
卡扣式电池的原理为底面壳规划时构成卡扣式,其一般为一次性,假如卡好后用户强行折开的话,就无法恢复,不过这关于出产厂家来讲不是很大的难度(卡好后再折开),其代表类型有:爱立信788,MOTOROLA V66.

2.内置电池
内置电池的封方式也有两种,超声波焊接和包标(运用商标将电池悉数包起)
超声波焊接的电池主要有:NOKIA 8210,8250,8310,7210等.
包标的电池就很多了,如前两年很浒的MOTO998 ,8088了.
  第二节 锂离子电芯的根本常识

锂离子电芯是一种新式的电池动力，它不含金属锂，在充放电进程中，只要锂离子在正负极间来往运动，电极和电解质不参加反响。锂离子电芯的能量容量密度能够抵达300Wh/L，分量容量密度能够抵达125Wh/L。
一、 电芯原理
锂离子电芯的反响机理是跟着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往复络绎电芯内部而没有金属锂的存在，因而锂离子电芯愈加安全安稳。其反响示意图及根本反响式如下所示：

二、 电芯的结构
电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上构成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，现在比较先进的负极层状石墨颗粒已选用纳米碳。
依据上述的反响机理，正极选用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其间LiCoO2本是一种层结构很安稳的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构或许发作改变，但是否发作改变取决于X的巨细。通过研讨发现当X>0.5时Li1-XCoO2的结构表现为极端不安稳，会发作晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒完结。所以电芯在运用进程中应通过约束充电电压来操控Li1-XCoO2中的X值，一般充电电压不大于4.2V那么X小于0.5 ，这时Li1-XCoO2的晶型仍是安稳的。负极C6其自身有自己的特色，当第一次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后有必要有一部分Li留在负极C6中，心以确保下次充放电Li的正常嵌入，不然电芯的压倒很短，为了确保有一部分Li留在负极C6中，一般通过约束放电下限电压来完成。所以锂电芯的安全充电上限电压≤4 .2V，放电下限电压≥2.5V。

三、 电芯的安全性
电芯的安全性与电芯的规划、资料及出产工艺出产进程的操控等要素密切相关。在电芯的充放电进程中，正负极资料的电极电位均处于动态改变中，跟着充电电压的增高，正极资料（LixCoO2）电位不断上升，嵌锂的负极资料（LixC6）电位首要下降，然后呈现一个较长的电位渠道，当充电电压过高（ >4.2V）或因为负极活性资料面密度相关于正极资料面密度(C/A)比值缺乏时,负极资料过度嵌锂，负极电位则敏捷下降，使金属锂分出(正常状况下则不会有金属锂的的分出)，这样会对电芯的功用及安全性构成极大的要挟。

在资料已定的状况下，C/A太大，则会呈现上述成果。相反，C/A太小，容量低，渠道低，循环特性差。这样，在出产加工中怎么确保规划好的C/A比成了出产加工中的要害。所以在出产中应就以下几个方面进行操控：
1.负极资料的处理
1)将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行完全别离，防止了部分电化学反响过度剧烈而发作负反响的状况，进步了电芯的安全性。
2）进步资料外表孔隙率，这样能够进步10%以上的容量，一起在C/A 比不变的状况下，安全性大大进步。处理的成果使负极资料外表与电解液有了更好的相容性，促进了SEI膜的构成及安稳上。
2.制浆工艺的操控
1)制浆进程选用先进的工艺办法及特别的化学试剂，使正负极浆料各组之间的外表张力降到了最低。进步了各组之间的相容性，阻挠了资料在拌和进程“聚会”的现象。
2)涂布时基资料与喷头的空隙应操控在0.2mm以下，这样涂出的极板外表润滑无颗粒、洼陷、划痕等缺点。
3)浆料应贮存6小时以上，浆料粘度保持安稳，浆料内部无自聚成团现象。均匀的浆料确保了正负极在基材上散布的均匀性，然后进步了电芯的一致性、安全性。
3.选用先进的极片制作设备
1)能够确保极片质量的安稳和一致性，大大进步电芯极片均一性，降低了不安全电芯的呈现机率。
2)涂布机单片极板上面密度差错值应小于±2%，极板长度及空隙尺度差错应小于2mm。
3)辊压机的辊轴锥度和径向跳动应不大于4μm，这样才干确保极板厚度的一致性。设备应配有完善的吸尘系统，防止因浮尘颗粒而导致的电芯内部微短路，然后确保了电芯的自放电功用。
4)分切机应选用切刀为辊刀型的接连分切设备，这样切出的极片不存在荷叶边，毛刺等缺点。相同设备应配有完善的吸尘系统，然后确保了电芯的自放电功用。
4.先进的封口技能
现在国内外方形锂离子电芯的封口均选用激光（LASER）熔接封口技能，它是使用YAG棒（钇铝石榴石）激光谐振腔中受强光源（一般为氮灯）的鼓励下宣布一束单一频率的光（λ=1.06mm）通过谐振折射聚集成一束，再把聚集的焦点对准电芯的筒体和盖板之间，使其熔化后亲合为一体，以抵达盖板与筒体的密封熔合的意图。为了抵达密封焊，有必要把握以下几个要素：
1)有必要有能量大、频率高、聚集功用好、盯梢精度高的激光焊机。
2)有必要有合作精度高的适用于激光焊的电芯外壳及盖板。
3)有必要有高一致纯度的氮气维护，特别是铝壳电芯要求氮气纯度高，不然铝壳外表就会发作难以熔化的Al2O3（其熔点为2400℃）。
四、电芯胀大原因及操控
锂离子电芯在制作和运用进程中往往会有肿胀现象，通过剖析与研讨，发现主要有以下两方面原因：
1锂离子嵌入带来的厚度改变
电芯充电时锂离子从正极脱出嵌入负极，引起负极层距离增大，而呈现胀大，一般来说，电芯越厚，其胀大量越大。
2． 工艺操控不力引起的胀大
在制作进程中，如浆料涣散、C/A比离散性、温度操控都会直接影响电芯电芯的胀大程度。特别是水，因为充电构成的高活性锂碳化合物对水非常 灵敏，然后发作剧烈的化学反响。反响发作的气体形成电芯内压升高，增加了电芯的胀大行为。所以在出产中，除了应对极板严厉除湿外，在注液进程中更应选用除湿设备，确保空气的枯燥度为HR2%，露点（大气中的湿空气因为温度下降,使所含的水蒸气抵达饱和状况而开端凝聚时的温度）小于-40℃。在非常枯燥的条件下，并采纳真空注液，极大地降低了极板和电解液的吸水机率。
五、铝壳电芯与钢壳电芯安全性比较
铝壳相关于钢壳具有很高的安全优势，以下是不同的压力试验：

注：压力是电芯压力为电芯内部之压力（单位：Kg），表内数据为电芯之厚度(单位：mm)由此可见钢壳对内压反映非常愚钝，而铝壳对内压反响却非常敏锐。因而从厚度上就根本能判别出电芯的内压，而钢壳电芯往往隐含着内压带来的不安全危险。其间钢壳电芯类型为063448。