锂离子电池原理及工艺流程

锂离子电池原理及工艺流程

一、 原理

1.0 正极构造

LiCoO2(钴酸锂)+导电剂+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）        正极

2.0 负极构造

石墨+导电剂+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜箔）     负极

3.0工作原理

3.1 充电过程：一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。

正极上发生的反应为

LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)

负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe=====LixC6

3.2 电池放电过程

    放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。 

二 工艺流程

1.正负极配方

1.1正极配方（LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔） 正极）

LiCoO2(10μm):93.5%

其它：6.5%

如Super-P:4.0%

PVDF761:2.5%

NMP（增加粘结性）:固体物质的重量比约为810:1496

a)正极黏度控制6000cps(温度25转子3)；

b)NMP重量须适当调节，达到黏度要求为宜；

c)特别注意温度湿度对黏度的影响

l 钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。

       钴酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为6-8 μm，含水量≤0.2%，通常为碱性，PH值为10-11左右。

        锰酸锂：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为5-7 μm，含水量≤0.2%，通常为弱碱性，PH值为8左右。

l 导电剂：提高正极片的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性。

提高正极片的电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化。

       非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值~300，粒径一般为 2-5 μm；主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配；通常为中性。 

l PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。

       非极性物质，链状物，分子量从300，000到3，000，000不等；吸水后分子量下降，粘性变差。

l NMP：弱极性液体，用来溶解/溶胀PVDF，同时用来稀释浆料。

l 正极引线：由铝箔或铝带制成。

1.2负极配方（石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体（铜箔） 负极）

负极材料：94.5%

Super-P:1.0%

SBR:2.25%

CMC:2.25%

水：固体物质的重量比为1600:1417.5

a) 负极黏度控制5000-6000cps(温度25转子3)

b) 水重量需要适当调节，达到黏度要求为宜；

c) 特别注意温度湿度对黏度的影响