锂电池的组成及正负极群相连的七种现象

来源:锂电池厂家   2019-10-25  阅读数:

  锂电池的组成及正负极群相连的七种现象。锂电池一般由正极材料、负极材料、隔离膜和电解液组成,这四种材料缺一不可;不过,在除了这四部分之外,存放正、负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分,一起来看看吧。

锂电池组成

锂电池集流体

  通常锂电池使用的正极集流体是铝箔,负极集流体是铜箔,二者的纯度在98%以上,用以保证集流体在电池内部稳定性。而随着锂电技术的不断发展,无论是现在的数码电池、智能倍率电池,还是动力电池,锂电池厂家们都希望电池的能量密度尽量高,电池的重量轻,而在集流体这方面最主要就是降低集流体的厚度和重量,来减少电池的重量和体积。

  锂电池的组成及正负极群相连的七种现象。随着锂电池的迅猛发展,锂电池用集流体的发展也很快。正极铝箔由前几年的16um降低到14um,再到12um,现已有不少锂电池厂家开始量产使用10um的铝箔,甚至用到了8um。而负极用铜箔,由于本身铜箔柔韧性较好,其厚度由之前12um降低到10um,再到8um,到目前有很大部分锂电池厂家量产用6um,以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有可能使用的。由于锂电池对于使用的铜铝箔纯度要求高,材料的密度基本在同一水平,随着开发厚度的降低,其面密度也相应降低,电池的重量自然越来越小,符合锂电池的需求。

为什么锂电池正极用铝箔,负极用铜箔,它们可以交换吗?

  从三点分析,一是不管铜箔、铝箔,它们的导电性都较好,质地软,价格不贵。锂电池的工作原理是将化学能转化为电能的一种电化学装置,那么在这个过程中,需要一种介质把化学能转化的电能传递出来,这里就需要导电的材料。而在普通材料中,金属材料是导电性最好的材料而在金属材料里价格相对便宜导电性又好的就是铜箔和铝箔。

  同时,在锂电池中,主要有卷绕和叠片两种加工方式。相对于卷绕来说,需要用于制备电池的极片具有一定的柔软性,才能保证极片在卷绕时不发生脆断等问题,铜、铝箔也是质地较软的金属。然后是成本,相对来说,铜铝箔价格相对便宜,铜和铝元素资源丰富。

  二是铜、铝箔在空气中相对比较稳定。铝很容易跟空气中的氧气发生化学反应,在铝表面层生成一层致密的氧化膜,阻止铝的进一步反应,而这层很薄的氧化膜在电解液中对铝有一定的保护作用。铜在空气中本身比较稳定,在干燥的空气中基本不反应。

  三是锂电池正负极电位决定正极用铝箔,负极用铜箔,它们不可以交换。正极电位高,铜箔在高电位下容易被氧化,而铝的氧化电位高,且铝箔表层有致密的氧化膜,对内部的铝也有较好的保护作用。

锂电池短路

锂电池正负极群相连现象,即是锂电池短路现象:

  ①锂电池开路电压低,闭路电压(放电)很快达到终止电压。

  ②锂电池大电流放电时,端电压迅速下降到零。

  ③开路时,电解液密度低,在低温环境中电解液会出现结冰现象。

  ④充电时,电压上升很慢,始终保持低值(有时降为零)。

  ⑤充电时,电解液温度上升很高、很快。

  ⑥充电时,电解液密度上升很慢或几乎无变化。

  ⑦锂电池充电时不冒气泡或冒气出现很晚。