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      鋰電池包的基本結(jié)構(gòu)解析：

 

       鋰電池主要材料構(gòu)成：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜（隔離材料）
 

 

 

       電池簡易結(jié)構(gòu)

 

       正極

 

       從電池重量構(gòu)成上來看，正極材料占有較大比例（一般在70%~80%）,因為正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。正極材料占鋰離子電池成本30%~40%，也直接影響鋰電池包的能量密度和性能。

    

       負(fù)極

 

       負(fù)極材料是由相對于正極電勢更低的材料構(gòu)成，并具有高比容量和較好的充放電可逆性，從而在嵌鋰的過程中保持良好的尺寸和機(jī)械穩(wěn)定性（不發(fā)生嚴(yán)重變形）。負(fù)極材料主要影響鋰電池的效率、循環(huán)性能等，負(fù)極材料的性能也直接影響鋰電池的性能，負(fù)極材料占鋰電池總成本10~20%左右。負(fù)極材料種類上，包括碳系負(fù)極、非碳性負(fù)極。

 

       電解液

 

       電解液在正極與負(fù)極之間起到運(yùn)輸電荷的作用（類似與無線電中的載波），具有較高的離子電導(dǎo)率，一般應(yīng)達(dá)到1×10-3~2×10-2·S/cm。它影響著鋰電池包的能量密度、寬溫應(yīng)用、循環(huán)壽命、功率密度、安全性能等因素。

 

       隔膜

 

       隔膜有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率，對鋰離子有很好的透過性，對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力，保持離子導(dǎo)電性，同時具有電子絕緣性，保證正負(fù)極的機(jī)械隔離，此外應(yīng)有足夠的穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等力學(xué)性能及耐電解液腐蝕性和足夠的電化學(xué)穩(wěn)定性。動力電池對隔膜的要求更高，通常采用復(fù)合膜。

 

      鋰電池工作原理：

 

       鋰電池是一種充電電池，主要依靠鋰離子在正極與負(fù)極之間的往返嵌入和脫嵌來工作，實現(xiàn)能量的存儲和釋放。
 

 

 

       1、充電過程

 

       在電場的驅(qū)動下鋰離子從正極晶格中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)，嵌入到負(fù)極晶格中。

 

       電壓低于3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，充電電流為設(shè)定電流的1/10，電壓升到3V后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)充電過程。標(biāo)準(zhǔn)充電過程為：以設(shè)定電流進(jìn)行恒流充電，電池電壓升到4.20V時，改為恒壓充電，保持充電電壓為 4.20V。此時，充電電流逐漸下降，當(dāng)電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時，充電結(jié)束。 這是一般的鋰電池充電的一個過程，如果鋰電池存在于智能設(shè)備中，它的充電模式將會受到智能設(shè)備軟件的控制。

 

       2、放電過程

 

       放電過程正好與充電過程相反，鋰離子在電場作用下返回正極，電子通過外電路到達(dá)正極與鋰離子復(fù)合。電池放電，此時負(fù)極上的電子e從通過外部電路跑到正極上，正鋰離子Li+從負(fù)極“跳進(jìn)”電解液里，“爬過”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”到達(dá)正極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。

 

       通過了解鋰電池的充放電過程，我們可以從微觀上理解，電池的容量其實就是電池所包含電荷的量。電流越大，放電速度越快，電池使用的時間就越短。

 

       為什么電池在正常使用或者長時間不使用會出現(xiàn)鼓包的現(xiàn)象呢？

 

      在充放電的過程中出現(xiàn)鼓包的現(xiàn)象有兩種：

 

       一、過充導(dǎo)致的鼓包

 

       過度充電會導(dǎo)致正極材料里的鋰原子全部跑到負(fù)極材料里面，導(dǎo)致正極原本飽滿的柵格發(fā)生變形垮塌，這也是鋰電池電量下降的一個主要原因。在這個過程中，負(fù)極的鋰離子越來越多，過度堆積使得鋰原子長出樹樁結(jié)晶，使得電池發(fā)生鼓脹。

 

       二．過放導(dǎo)致的鼓包

 

       在液態(tài)鋰離子電池首次充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發(fā)生反應(yīng)，形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。形成的鈍化層膜能有效地阻止電解液分子的通過，但Li+ 卻可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出，具有固體電解質(zhì)的特征，因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”( solid electrolyte interface) ，簡稱SEI。SEI膜對負(fù)極材料會產(chǎn)生保護(hù)作用，使材料結(jié)構(gòu)不容易崩塌，并且可以增加電極材料的循環(huán)壽命。SEI膜并非一成不變，在充放電過程中會有少許的變化，主要是部分有機(jī)物會發(fā)生可逆的變化。電池過度放電后使得SEI膜發(fā)生可逆性破環(huán)，保護(hù)負(fù)極材料的SEI破壞后使得負(fù)極材料崩塌，從而形成鼓包現(xiàn)象。