鋰離子電池已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可或缺的能源部件，無論是手機、筆記本電腦，還是電動汽車，都依賴它來提供電力。這種電池通過鋰離子在正極和負極之間的移動來儲存和釋放能量，由于工作原理可靠且安全性較高，得到了廣泛應(yīng)用。

電池的基本工作原理

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鋰離子電池反應(yīng)原理圖（鈷酸鋰和石墨層狀化合物）

鋰離子電池的工作方式，可以理解為鋰離子在正負兩極之間的有序遷移。

以常用的鈷酸鋰正極和石墨負極為例：

充電時，鋰離子從正極材料中脫離，經(jīng)過電解液，嵌入到負極的石墨層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部。這個過程需要外部電源提供能量。

放電時，鋰離子從石墨中脫出，返回正極材料，同時通過外部電路向用電設(shè)備供電。

整個過程中，鋰離子在正極和負極之間反復(fù)運動，實現(xiàn)電能的儲存和釋放。正因為這一特點，鋰離子電池有時也被稱為“搖椅電池”。

電池的內(nèi)部構(gòu)成

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電極結(jié)構(gòu)

鋰離子電池主要由以下幾個關(guān)鍵部分組成：

正極材料：通常為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰或三元材料等，涂覆在鋁箔上，是鋰離子的來源和歸宿。

負極材料：主流為石墨，用于在充電時容納鋰離子。

隔膜：一層多孔的高分子薄膜，將正極和負極物理隔離，防止短路，同時允許鋰離子通過。

電解液：含有鋰鹽的有機溶液，作為鋰離子傳輸?shù)慕橘|(zhì)。

外殼：用于封裝和保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)，常見的有金屬殼和鋁塑膜軟包兩種形式。

扣式電池的結(jié)構(gòu)示意圖

方形電池和圓柱形電池結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)外形，鋰離子電池主要分為圓柱形、方形和扣式三種。

電池的制造流程

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制造鋰離子電池是一個復(fù)雜而精確的過程，主要包括以下步驟：

制備極片：將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合成漿料，均勻涂覆在金屬集流體上，經(jīng)干燥、壓實后切割成指定尺寸。

組裝電芯：將正極片、隔膜、負極片按順序疊放或卷繞，焊接極耳，形成電芯主體。

封裝和注液：將電芯放入外殼中密封，在干燥環(huán)境中注入電解液。

激活和檢測：對電池進行首次充電激活，然后進行電氣性能測試，根據(jù)容量、內(nèi)阻等參數(shù)進行分類篩選。

主要性能參數(shù)

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鋰離子電池典型充放電曲線

在實際使用中，以下幾個參數(shù)常用來評估電池的性能：

電壓：包括開路電壓和工作電壓。工作電壓總是低于開路電壓，因為電流通過電池內(nèi)部時會受到阻力。

容量：指電池所能儲存的電量多少，通常以安時為單位。

倍率：表示充放電電流的大小。倍率越高，充放電速度越快。

循環(huán)壽命：電池在重復(fù)充放電后容量衰減的程度，直接影響其使用壽命。

安全性：電池在過熱、過充或短路等異常情況下的穩(wěn)定性和可靠性，是設(shè)計和生產(chǎn)的重點考慮因素。

鋰離子電池的技術(shù)核心在于材料選擇和工藝控制。隨著市場需求的變化，電池技術(shù)也在不斷進步，未來將繼續(xù)向著更高能量密度、更長壽命和更可靠的安全性能發(fā)展。

作為專注于鋰電技術(shù)前沿的觀察者與傳播者，【美能鋰電】持續(xù)關(guān)注并分享此類基礎(chǔ)研究的重大突破。我們深信，每一次技術(shù)的革新都將推動整個行業(yè)向前邁進。

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