鋰電池 <http://baike.baidu.com/view/17046.htm>是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極 <http://baike.baidu.com/view/3718080.htm>材料、使用非水電解質(zhì)溶液 <http://baike.baidu.com/view/2856500.htm>的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生 <http://baike.baidu.com/view/2323.htm>,使用以下反應(yīng):Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng) <http://baike.baidu.com/view/30896.htm>,放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?;顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應(yīng)用?,F(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
早期研發(fā)
最早得以應(yīng)用于心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低,放電電壓平緩。使得起植入人體的搏器能夠長期運作而不用重新充電。鋰電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓,更適合作集成電路電源。二氧化錳電池,就廣泛用于計算器,數(shù)位相機、手表中。
為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種,人們對各種材料進行了研究。從而制造出前所未有的產(chǎn)品。比如,鋰二氧化硫電池和鋰亞硫酰氯電池就非常有特點。它們的正極活性物質(zhì)同時也是電解液的溶劑。這種結(jié)構(gòu)只有在非水溶液的電化學(xué)體系才會出現(xiàn)。所以,鋰電池的研究,也促進了非水體系電化學(xué)理論的發(fā)展。除了使用各種非水溶劑外,人們還進行了聚合物薄膜電池的研究。
1992年Sony成功開發(fā)鋰離子電池。它的實用化,使人們的行動電話、筆記本、計算器等攜帶型電子設(shè)備重量和體積大大減小。使用時間大大延長。由于鋰離子電池中不含有重金屬鎘,與鎳鎘電池相比,大大減少了對環(huán)境的污染。
鋰電池生產(chǎn)過程中的安全問題
? 粘合劑最好采用高粘度粘合劑,并保證粘合劑的充分溶解以及粘合劑的充分干燥、NMP的水含量控制,最好在溶解粘合劑時,能夠加熱,使溶解更充分,增強粘合劑的粘結(jié)效果。如果對水體系粘合劑感興趣,可以考慮成都茵地樂(LA132),如果采用水性粘合劑,粘結(jié)問題就不存在了,但是真空烘烤的溫度和時間需要適當(dāng)延長。
? 保證磷酸鐵鋰材料和導(dǎo)電材料的干燥,最好在100-120度的真空烤箱內(nèi)烘烤2個小時以上,并降至室溫后,再分次加入PVDF溶液內(nèi)。
? 注意配料車間的濕度,由于循環(huán)水的原因,濕度比較難以控制,因此建議加料時間盡量控制在較短的時間內(nèi),且最好能控制濕度在30%RH以下。
? 漿料的攪拌力度要大,最好能夠采用高能剪切乳化分散,或者過膠體磨,保證漿料的充分分散及粘度和流動性,漿料的粘度最好調(diào)整在5000-6000毫帕.秒,流動性好是漿料能夠粘接好的前提,漿料的流動性受水份的影響很大,如果漿料出現(xiàn)果凍狀(變成凍膠)情況,pvdf的粘接效果下降很厲害,一般很難再做處理,因此強力攪拌過程中的水分控制非常重要。
? 由于磷酸鐵鋰材料的涂布速度比較慢,漿料在涂布時可能有一些變化,特別是天氣濕度比較大的時候,影響材料的粘接效果,因此,漿料最好在相對比較密閉的容器內(nèi)為好或者分批轉(zhuǎn)料。
? 極片涂布烘干后,最好當(dāng)天制片,如果需存放一段時間在制片,最好真空烘烤保存。制片完成后,烘烤溫度應(yīng)該設(shè)置在100度左右,真空烘烤10h左右,不能太長,時間太長容易脆片。
? 卷繞或者疊片時最需要關(guān)注的是對粉塵的控制,特別是在電極片粘接效果不理想的時候,需要更多的關(guān)注,不然很容易產(chǎn)生低壓問題。卷繞式電池也要注意電池的裝配比,最好控制在91%以下,不然,裝配比太大容易造成電池低壓。
? 電池烘烤建議在85度烘烤24小時以上,如果采用的單層PE隔膜,可以適當(dāng)降低溫度,但是時間一定要有保證,并定時換氣。
? 電池的注液量控制在4g/Ah左右,注液后應(yīng)擱置7個小時以上,最好能夠高溫(50度左右)擱置老化。
? 化成時,最好能用0.05c的倍率充電2個小時,0.1c充電5個小時,0.2c恒流恒壓充電4個小時以上,上線電壓在3.8v左右(首次化成電壓可以相對高一點),0.2c放電到2.3v。
? 分容時,最好采用0.2c充放(為了提高效率也可以采用0.5c或者1c充放),充放電電壓控制在3.8v-2.3v之間。
? 電池如果出現(xiàn)容量底或者電壓平臺低,可以考慮高溫活化(65°c兩小時以上)后二次化成(小電流0.1c充放),再進行常規(guī)的分容。
? 電池如果出現(xiàn)大量電壓比較低的情況,可以考慮用大電流沖擊電池的方式,進行補救處理,也能會使電池的低壓狀況得到緩解。以后電池設(shè)計時,特別注意電池的裝