锂离子电池电芯是如何设计的?
59页1、主要内容一、基础材料介绍: 1正极材料,2负极材料,3电解液,4隔膜,5导电剂。二、电化学基础: 1电池原理,2界面概念,3等效电路概念,4内阻的概念,5电化学原理的实际体现。三、极组卷芯设计: 1电极设计,2半电池及三电极测试在材料体系设计中的应用,3 N/P的影响,4极耳位置对于电池的影响,5极组卷芯不同形式,6安全设计基础。一、基础材料介绍正极材料l钴酸锂材料充电约一半时锂离子脱嵌((x0.5),构造上由六方晶体向单斜晶体转化。随着锂脱嵌反应的进行氧的层间距扩大,当一半以上脱嵌时结构有破坏的趋势。 为了减少锂离子在材料内部镶嵌与脱嵌时引起晶格的变化,以及改善循环性能和稳定性能等,材料中部分钴用其他元素代替,如Ni、B、Al等。大粒径、高结晶度对于钴酸锂材料的影响lNCM三元材料l锰酸锂材料锰酸锂失效机理l结构不稳定 Jahn-Teller distortion Mn3+ 的溶解2Mn3+Mn2+Mn4+正极Mn3+Mn2+Mn2+Mn负极l磷酸铁锂材料一、基础材料负极材料 能较好的溶解电解质盐,即有较高的介电常数; 应有较好的流动性,即低黏度; 对电池的其他组件应该是惰性的,尤其
2、是充电状态下的正、负极表面; 在很宽的温度范围内保持液态,熔点要低,沸点要高; 安全性要好,即闪点要高,无毒。一、基础材料电解液锂离子电池电解液特性要求电解液溶 剂锂 盐添加剂EC、PC、EMC、DEC等LiPF6、LiClO4、LiBF4等防过充添加剂阻燃剂抑制气体生成改善SEI膜性能控制水和酸含量锂离子电池电解液组成示意图溶剂种类闪点沸点熔 点EC16023837PC-242-49DMC16903DEC33127-43EMC23108-55组分EC/DECEC/DMCPC/DEC含量1:11:11:1分解电压4.255.14.35电解液常用溶剂物性参数及不同配比的分解电压锂离子二次电池电解液常用添加剂l防过充添加剂;l阻燃剂;l抑制气体生成添加剂;l改善电极SEI膜添加剂。放过充添加剂作用原理 过充时,添加剂发生聚合,形成的聚合物增大电池内阻,限制充电电流保护电池。典型实例:BP阻燃添加剂作用原理 阻燃添加剂受热时释放出具有阻燃性能的自由基,其可以捕获气相中的氢自由基或氢氧自由基,从而阻止氢氧自由基的链式反应,使有机电解液的燃烧难以进行。抑制气体生成添加剂 锂离子电池在充电过程中,
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