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電池知识

軟包裝锂離子電池制作工藝過程中是如何克服電池産生的氣漲問題的你知道嗎?

来源:未知    2019-04-11 21:07    點擊量:

 軟包裝锂離子電池制作工藝過程中最为關鍵的技術是如何克服電池産生的氣漲問題.電池的氣漲問題一方面和電池密封是否良好有關,另一方面和電池化成方式相關.實验中采用改性聚丙稀材料作为正負極極耳與複合包裝膜之間的封口膠(一般金屬材料與鋁塑包裝膜内層聚丙烯之間的粘結能力差),很好地解決了電池的密封問題.實验中采用預先充電方式以形成負極材料的保護膜,保護膜形成過程中将産生一部分氣體,然後真空除掉所産生的氣體,通過这種方式消除了由于化成方式帶来的電池氣漲問題.

 
  國内外动力電池按照外形主要分類:卷繞圓柱電池、疊片軟包電池、疊片鋁殼電池

  工藝路線:目前锂離子電池工藝有圓柱和方形兩種形式的電池,圓柱主要以18650和26650为代表,方形主要有鋁殼和鋁塑膜軟包兩種,在制造工藝上又分为卷繞工藝和疊片工藝,軟包主要以疊片工藝为主,鋁殼以卷繞工藝为主,目前國内动力電池也有少數企业采用軟包卷繞的工藝,總而言之各種工藝各有各的优勢和劣勢,其目的在于如何生産出适合電动汽車使用的最佳電池。

     兩種锂離子電池的倍率放電曲線圖,其中C为電池容量,为電壓,電池在測試開始前经過1C(500mA)電流充電至4.2V,并在此電壓下繼續恒壓充電2h,之後靜置2h.

 

  圖1a給出了軟包裝锂離子電池在0.5C(250mA)、1C(500mA)和2C(1000mA)3個放電倍率下電池容量與電壓的關系曲線,在2C電流放電下軟包裝锂離子電池能夠放出0.5C下容量的91.7%,表明電池具有良好的大電流放電能力.圖1b給出的是不鏽鋼外殼锂離子電池在0.5C、1C和2c3個放電倍率下的電池容量與電壓之間關系的曲線,同樣在2c電流放電下不鏽鋼外殼锂離子電池能夠放出0.5c下容量的92.2%.對于同樣的電池尺寸,軟包裝锂離子電池的放電容量要比不鏽鋼外殼锂離子電池的放電容量高10%左右,这是由于兩種電池内部結構不同所造成的.其原因如下:軟包裝锂離子電池内部卷繞後電芯的最外層为正極極片,不鏽鋼殼電池内部卷繞後電芯的最外層为負極極片,在結構上,軟包裝锂離子電池具有更多的正極材料敷料量,而锂離子電池的放電容量是由正極決定的,因而軟包裝電池的容量相對比不鏽鋼電池高.電池内部電芯采取不同結構,这和外殼所采用材料相關.軟包裝锂離子電池外殼是采用中間層为Al箔隔離層的鋁塑包裝膜,如果和最外層为負極極片的内部卷繞電芯相接觸,在極低電位下(滿充電時約0.05mVVS.Li)可能帶来軟包裝的Al箔隔離層的溶解,造成電池失效.如果不鏽鋼殼電池采用最外層为正極極片的内部卷繞電芯,則存在正極極片上的極耳(通常为Al帶材)與不鏽鋼外殼焊接問題,因而通常采用最外層为負極極片的内部卷繞電芯.從結構上来說,軟包裝锂離子電池在容量方面比不鏽鋼外殼锂離子電池有競争优勢。

  2.2高低溫性能

  圖2是兩種锂離子電池的高低溫放電曲線,測試過程是在高低溫試验箱中進行的.電池在測試開始前经過1C電流充電至4.2V,并在此電壓下繼續恒壓充電2h,之後靜置2h.

 

  由圖可見,軟包裝锂離子電池在高溫45cc、低溫一10℃的放電容量达到了電池在常溫25℃下容量的102.8%和87.8%,電池具有良好的高低溫性能.而不鏽鋼外殼的锂離子電池的高低溫性能,其在高溫45℃、低溫一1O℃的放電容量达到了電池在常溫25℃下容量的103.2%和93.4%.由圖可知,軟包裝锂離子電池在低溫下的放電容量保持率接近不鏽鋼外殼锂離子電池的低溫下的容量保持率。

  2.3循環穩定性

  圖3是兩種锂離子電池的循環性能比較圖,其中凡为循環次數,c为電池容量,電池充放電循環制度为1CmA充電至4.2V,并在此電壓下恒壓充電2h後靜置10rain,然後1CmA放電至3.0V.電池经過300次循環以後,軟包裝锂離子電池的放電容量保持在初始容量的90.6%左右,而不鏽鋼殼锂離子電池的放電容量則保持在初始容量的91.3%.由圖可知,以鋁塑複合膜包裝外殼取代常規金屬外殼所制作的锂離子電池,在循環穩定性能方面是良好的.鋁塑複合膜的結構、材料以及極耳密封膠的性能,可完全隔離開電池内部和外界環境的相互反應,鋁塑複合膜可完成類似于金屬外殼所具有的良好密封功能。

 

  軟包裝锂離子電池其它性能如儲存性能、自放電性能和各種安全性能的測試已经完成,産品基本达到國家标準《蜂窩電話用锂離子電池總規範GB/T18287-2000)測試的要求.軟包裝锂離子産品目前正接受市場的考验,主要應用在MP3、無線耳機、車載DVD等用途上。
       結論:大容量方形電池是动力電池發展方向。在日本,以18650圓柱電池为主,全自动化生産設備,源于成熟的鎳氫電池産业;在中國,大容量電池的全自动化生産制造設備的發展,工藝路線的不斷發展和成熟,保證了大容量電池的品質、一致性、安全性,也保證了電源成組技術的實施。