关于锂离子电池用铜箔.doc

为什么负极要用铜/ 镍箔而正极要用铝箔呢？1•采用两者做集流体都是因为两者导电性好 ，质地比较软（可能这也会有利于粘结），也相对常见比较廉价，同时两者表面都能形成一层氧化物保护膜2•铜/镍表面氧化层属于半导体，电子导通，氧化层太厚，阻抗较大；而铝表面氧化层氧化铝属绝缘体，氧化层不能导电，但由于其很薄，通过隧道效应实现电子电导， 若氧化层较厚，铝箔导电性级差，甚至绝缘一般集流体在使用前最好要经过表面清洗，一方面洗去油污， 同时可除去厚氧化层3•正极电位高，铝薄氧化层非常致密，可防止集流体氧化而铜 /镍箔氧化层较疏松些， 为防止其氧化，电位比较低较好，同时 Li难与Cu/镍在低电位下形成嵌锂合金，但是若铜 /镍表 面大量氧化，在稍高电位下Li会与氧化铜/镍发生嵌锂发应而铝箔不能用作负极，低电位下 会发生LiAl合金化4•集流体要求成分纯Al的成分不纯会导致表面膜不致密而发生点腐蚀， 更甚由于表面膜的破坏导致生成LiAl合金负极集流体不能用铝箔的，要用铜箔正极用铝箔原因在于：1、 采用两者做集流体都是因为两者导电性好，质地比较软（可能这也会有利于粘 结），也相对常见比较廉价，同时两者表面都能形成一层氧化物保护膜。

2、 铜表面氧化层属于半导体，电子导通，氧化层太厚，阻抗较大；而铝表面氧化层氧化铝属绝缘体，氧化层不能导电，但由于其很薄，通过隧道效应实现电子 电导，若氧化层较厚，铝箔导电性级差，甚至绝缘一般集流体在使用前最好要 经过表面清洗，一方面洗去油污，同时可除去厚氧化层3、 正极电位高，铝箔氧化层非常致密，可防止集流体氧化而铜箔氧化层较疏 松些，为防止其氧化，电位比较低较好，同时Li难与Cu在低电位下形成嵌锂合 金，但是若铜表面大量氧化，在稍高电位下 Li会与氧化铜发生嵌锂发应AL箔 不能用作负极，低电位下会发生LiAl合金化4、 集流体要求成分纯AL的成分不纯会导致表面膜不致密而发生点腐蚀，更甚 由于表面膜的破坏导致生成LiAl合金AL箔不能用作负极，低电位下会发生 LiAl合金化铝合金作为铝电池的阳极材料有其独特的有点： 1、电化当量高铝的电化当量为2980A*h/kg,为除锂外质量比能量最高的金属 2、电极电位较负对阳极材料来说，电位越负越好铝的电位负于锌，因 而能提供更大的功率 铝-空气电池的质量比能 量实际也可达 到450W*h/kg，体积比能量小于铅酸电池，比功率为 50~200W/kg。

3、铝的资源丰富，价格低廉4、适用范围广泛对电池而言，可制成碱性、中性和有机电池我设计的动力电池组东日本大地震对我国锂电池与材料产业之影响评估锂离子电池工艺2011-02-24 17:10:21| 分类： 默认分类 阅读597评论3 字号：大中小 订阅锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法汇总一般而言，锂离子电池有三部分构成：1.锂离子电芯；2.保护电路（PCM） ； 3.外壳即胶壳分类从锂离子电池与配合情况来看 ，一般分为外置电池和内置电池，这种叫法很容易理解，外置电池就是直接 装在手上背面，如：MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等；而内置电池就是装入后，还另有一个外壳把其扣在电池内，如:MOTOROLA 998,8088,NOKIA 的大部分机型1. 外置电池外置电池的封装形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形式的电池外壳均有底面壳之分 ，材料一般为ABS+PC料，面壳一般喷油处理，代表型号有:MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花 ，而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始脱落了 .其原因为：电池的外壳较便宜，而喷油处理的成本一般为外壳的几倍（好一点的），这样处理一般有三道工序：喷光油（打底），喷油（形成颜色），再喷亮油（顺序应该是这 样的，如果我没记错的话）,而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序 ，这样成本就很低了 .超声波焊塑机焊接有了好的超声波焊塑机不够的，是否能够焊接OK,还与外壳的材料和焊塑机参数设置有很大关系 ，外壳方面主要与生产厂家的水口料掺杂情况有关 ，而参数设置则需自己摸索，由于涉及到公司一些技术资料，在这里不便多讲.1.2卡扣式卡扣式电池的原理为底面壳设计时形成卡扣式 ，其一般为一次性，如果卡好后用户强行折开的话，就无法复原不过这对于生产厂家来讲不是很大的难度 （卡好后再折开）,其代表型号有：爱立信788,MOTOROLA V66.2. 内置电池内置电池的封形式也有两种，超声波焊接和包标（使用商标将电池全部包起）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 .锂离子电池原理及工艺流程一、原理1.0正极构造LiCoO2（钻酸锂）+导电剂（乙炔黑）+粘合剂（PVDF）+集流体（铝箔）正极2.0负极构造石墨+导电剂（乙炔黑）+增稠剂（CMC）+粘结剂（SBR）+集流体（铜箔）负极电芯的构造电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。

根据上述的反应机理，正极采用 LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一种层结构很稳定的晶 型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于 X的大小通过研究发现 当X>0.5时Li1-XCoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制 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的晶型仍是稳定的负极C6其本身有自己的特点，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,但化成之后必须有一部分 Li留在负极C6 中,心以保证下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分 Li留在负极C6中，一般通过限制放电下限电压来实现所以锂电芯的安全充电上限电压 W4.2V,放电下限电压 >2.5Vo3.0工作原理锂离子电池内部成螺旋型结构，正极与负极之间由一层具有许多细微小孔的薄膜纸隔开锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。

锂离子电芯的能量容量密度可以达到 300Wh/L，重量容量密度可以达到 125Wh/L锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱岀，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定锂离子电池的正极采用钻酸锂，正极集流体是铝箔；负极采用碳，负极集流体是铜箔，锂离子电池的电解液是溶解了 LiPF6的有机体锂离子电池的正极材料是氧化钻锂，负极是碳当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生茶鞥的锂离子经过电解液运动到负极而作为负极的碳呈现层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离 子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高同样道理，党对电池进行放电时（即我们 使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱岀，有运动回到正极回到正极的锂离子越多，放电容量越高我们通常所说的电池容量指的就是放电容量锂离子电池盖帽上有防爆孔，在内部压力过大的情况下，防爆孔会自动打开泄压，以防止岀现爆炸的现象锂离子电池的性能：优良的安全性由于使用优良的负极材料，克服了电池充电过程中锂枝晶的生长问题，使得锂离子电池的安全性大大提高同时采用特殊的可恢复配件，保证了电池在使用过程中的安全性。

※在生产加工中如何保证设计好的 C/A ???比成了生产加工中的关键 所以在生产中应就以下几个方面进行控制：1. 负极材料的处理1） 将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行彻底分离，避免了局部电化学反应过度激烈而产生负反应的情况，提高了电芯的安全性2） 提高材料表面孔隙率，这样可以提高 10%以上的容量，同时在 C/A比不变的情况下，安全性大大提高 处理的结果使负极材料表面与电解液有了更好的相容性，促进了 SEI膜的形成及稳定上2. 制浆工艺的控制1） 制浆过程采用先进的工艺方法及特殊的化学试剂，使正负极浆料各组之间的表面张力降到了最低提高了各组之间的相容性，阻止了材料在搅拌过程 团聚”的现象2） 涂布时基材料与喷头的间隙应控制在 0.2mm以下，这样涂出的极板表面光滑无颗粒 、凹陷、划痕等缺陷3） 浆料应储存6小时以上，浆料粘度保持稳定，浆料内部无自聚成团现象均匀的浆料保证了正负极在基材上分布的均匀性，从而提高了电芯的一致性、安全性3. 采用先进的极片制造设备1）可以保证极片质量的稳定和一致性，大大提高电芯极片均一性，降低了不安全电芯的岀现机率2）涂布机单片极板上面密度误差值应小于 支％，极板长度及间隙尺寸误差应小于 2mm。

3） 辊压机的辊轴锥度和径向跳动应不大于 4gm，这样才能保证极板厚度的一致性设备配有完善的吸尘系统，避免因浮尘颗粒而导致的电芯内部微短路，从而保证了电芯的自放电性能4） 分切机应采用切刀为辊刀型的连续分切设备，这样切出的极片不存在荷叶边，毛刺等缺陷同样设备应配有完善的吸尘系统，从而保证了电芯的自放电性能4. 先进的封口技术目前国内外方形锂离子电芯的封口均采用激光（ LASER ）熔接封口技术，它是利用 YAG棒（钇铝石榴石） 激光谐振腔中受强光源（一般为氮灯）的激励下发出一束单一频率的光（ 入=1.06m m）经过谐振折射聚焦成一束，再把聚焦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，以达到盖板与筒体的密封熔合的目的为了达到密封焊，必须掌握以下几个要素：1）必须有能量大、频率高、聚焦性能好、跟踪精度高的激光焊机2）必须有配合精度高的适用于激光焊的电芯外壳及盖板3）必须有高统一纯度的氮气保护，特别是铝壳电芯要求氮气纯度高，否则铝壳表面就会产生难以熔化的AI2O3 （其熔点为 2400 °C）o3.1充电过程如上图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=====LixC63.2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、工艺流程主要工序：1、制浆：用专门的溶剂和粘结剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质 2涂膜：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔表面，烘干，分别制成正负极极片o 3、装配：按正极片一隔膜一负极片一隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕。