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锂电池设计和制造工艺中有哪些影响

2021-04-16   点击量:22

在电池设计过程中,材料的选择是最重要的因素。不同的材料性能特性不同,所研发的电池性能也有差距。正负极材料匹配的循环性能好,电池的循环寿命才会长。在配料方面,要注意正、负材料的添加量。一般来说,设计装配过程中一般要求负极容量相对正极过量一些,如果不过量,在充电过程中负极会析出锂,形成锂枝晶从而影响安全性。负极相对正极过量太多,正极可能过度脱锂,造成结构坍塌。


电解液在电池可逆容量的影响上也是十分重要的因素。电极材料脱、嵌锂离子的过程始终是与电解液相互作用的过程,这种相互作用对电极材料的界面状况和内部结构的变化有重要影响[3]。在与正负极材料相互作用的过程中电解液会损耗,另外在电池化成形成SEI膜和预充电时,也会消耗部分电解液,因此电解液的种类和注液量也影响着电池寿命。


锂离子电池的制造工艺流程主要包括:正负极配料、涂布、制片、卷绕、入壳、注液、封口、化成等。在电池生产过程中,对每一步的流程都要求非常严格。任何一个流程没有控制好都有可能影响电池循环性能。


在正负极配料过程中,应注意粘结剂的添加量、搅拌速度、浆料的浓度、温湿度,并保证物料能够分散均匀。


在涂布过程中,在保证电池高比能量前提下,合理控制正(负)极涂覆量,适当减小电极厚度有利于降低电池衰减速率[4]。涂布后的极片还要用辊压机进一步压实,合适的正极压实密度可以增大电池的放电容量,减小内阻,减小极化损失,延长电池的循环寿命。


卷绕时,卷成的电芯应紧密、不松散[5]。隔膜和正负极卷得越紧,内阻越小,但卷得过紧时会造成极片与隔膜湿润困难,致使放电容量变小;卷得太松会使极片在充放过程中发生过度膨胀,增大了内阻,降低了容量,缩短了循环寿命。


钜大特种电池工程研究院

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