鋰電池的組成及正負(fù)極群相連的七種現(xiàn)象
鋰電池的組成及正負(fù)極群相連的七種現(xiàn)象。鋰電池一般由正極材料、負(fù)極材料、隔離膜和電解液組成,這四種材料缺一不可;不過,在除了這四部分之外,存放正、負(fù)極材料的集流體也是鋰電池的重要組成部分,一起來看看吧。
鋰電池集流體
通常鋰電池使用的正極集流體是鋁箔,負(fù)極集流體是銅箔,二者的純度在98%以上,用以保證集流體在電池內(nèi)部穩(wěn)定性。而隨著鋰電技術(shù)的不斷發(fā)展,無論是現(xiàn)在的數(shù)碼電池、智能倍率電池,還是動力電池,鋰電池廠家們都希望電池的能量密度盡量高,電池的重量輕,而在集流體這方面最主要就是降低集流體的厚度和重量,來減少電池的重量和體積。
鋰電池的組成及正負(fù)極群相連的七種現(xiàn)象。隨著鋰電池的迅猛發(fā)展,鋰電池用集流體的發(fā)展也很快。正極鋁箔由前幾年的16um降低到14um,再到12um,現(xiàn)已有不少鋰電池廠家開始量產(chǎn)使用10um的鋁箔,甚至用到了8um。而負(fù)極用銅箔,由于本身銅箔柔韌性較好,其厚度由之前12um降低到10um,再到8um,到目前有很大部分鋰電池廠家量產(chǎn)用6um,以及部分廠家正在開發(fā)的5um/4um都是有可能使用的。由于鋰電池對于使用的銅鋁箔純度要求高,材料的密度基本在同一水平,隨著開發(fā)厚度的降低,其面密度也相應(yīng)降低,電池的重量自然越來越小,符合鋰電池的需求。
為什么鋰電池正極用鋁箔,負(fù)極用銅箔,它們可以交換嗎?
從三點分析,一是不管銅箔、鋁箔,它們的導(dǎo)電性都較好,質(zhì)地軟,價格不貴。鋰電池的工作原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種電化學(xué)裝置,那么在這個過程中,需要一種介質(zhì)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化的電能傳遞出來,這里就需要導(dǎo)電的材料。而在普通材料中,金屬材料是導(dǎo)電性最好的材料而在金屬材料里價格相對便宜導(dǎo)電性又好的就是銅箔和鋁箔。
同時,在鋰電池中,主要有卷繞和疊片兩種加工方式。相對于卷繞來說,需要用于制備電池的極片具有一定的柔軟性,才能保證極片在卷繞時不發(fā)生脆斷等問題,銅、鋁箔也是質(zhì)地較軟的金屬。然后是成本,相對來說,銅鋁箔價格相對便宜,銅和鋁元素資源豐富。
二是銅、鋁箔在空氣中相對比較穩(wěn)定。鋁很容易跟空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在鋁表面層生成一層致密的氧化膜,阻止鋁的進(jìn)一步反應(yīng),而這層很薄的氧化膜在電解液中對鋁有一定的保護作用。銅在空氣中本身比較穩(wěn)定,在干燥的空氣中基本不反應(yīng)。
三是鋰電池正負(fù)極電位決定正極用鋁箔,負(fù)極用銅箔,它們不可以交換。正極電位高,銅箔在高電位下容易被氧化,而鋁的氧化電位高,且鋁箔表層有致密的氧化膜,對內(nèi)部的鋁也有較好的保護作用。
鋰電池正負(fù)極群相連現(xiàn)象,即是鋰電池短路現(xiàn)象:
①鋰電池開路電壓低,閉路電壓(放電)很快達(dá)到終止電壓。
?、阡囯姵卮箅娏鞣烹姇r,端電壓迅速下降到零。
③開路時,電解液密度低,在低溫環(huán)境中電解液會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。
④充電時,電壓上升很慢,始終保持低值(有時降為零)。
?、莩潆姇r,電解液溫度上升很高、很快。
?、蕹潆姇r,電解液密度上升很慢或幾乎無變化。
⑦鋰電池充電時不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。
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