本文目录一览:
- 1、三元锂电池鼓包原因是什么
- 2、锂电池结构五大组成部分
- 3、三元锂电池结构
- 4、什么是软包电池?
三元锂电池鼓包原因是什么
【太平洋汽车网】锂电池鼓包的原因可能有两个,一是电池制造水平的问题,电极涂层不均匀,生产工艺比较粗糙;二是使用过程中过充电和过放电问题。
一、锂电池包的基本结构解析锂电池包主要材料构成:正极材料、负极材料、电解液、隔膜(隔离材料)组成。
▲正极从电池重量构成上来看,正极材料占有较大比例(一般在70%~80%),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。正极材料占锂离子电池成本30%~40%,也直接影响锂电池包的能量密度和性能。
▲负极负极材料是由相对于正极电势更低的材料构成,并具有高比容量和较好的充放电可逆性,从而在嵌锂的过程中保持良好的尺寸和机械稳定性(不发生严重变形)。
负极材料主要影响锂电池包的效率、循环性能等,负极材料的性能也直接影响锂电池的性能,负极材料占锂电池总成本10~20%左右。负极材料种类上,包括碳系负极、非碳性负极。
▲电解液电解液在正极与负极之间起到运输电荷的作用(类似与无线电中的载波),具有较高的离子电导率,一般应达到1x10-3~2x10-2S/cm。它影响着锂电池包的能量密度、宽温应用、循环寿命、功率密度、安全性能等因素。
▲隔膜隔膜有一定的孔径和孔隙率,保证低的电阻和高的离子电导率,对锂离子有很好的透过性,对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力,保持离子导电性,同时具有电子绝缘性,保证正负极的机械隔离,此外应有足够的穿刺强度、拉伸强度等力学性能及耐电解液腐蚀性和足够的电化学稳定性。动力电池对隔膜的要求更高,通常采用复合膜。
锂电池鼓包的原因可能有两个,
一是电池制造水平的问题,电极涂层不均匀,生产工艺比较粗糙;
二是使用过程中过充电和过放电问题。
过充导致的鼓包:过度充电会导致正极材料里的锂原子全部跑到负极材料里面,导致正极原本饱满的栅格发生变形垮塌,这也是锂电池电量下降的一个主要原因。在这个过程中,负极的锂离子越来越多,过度堆积使得锂原子长出树桩结晶,使得锂电池发生鼓胀。
过放导致的鼓包:SEI膜对负极材料会产生保护作用,使材料结构不容易崩塌,并且可以增加电极材料的循环寿命。电池过度放电后使得SEI膜发生可逆性破环,保护负极材料的SEI破坏后使得负极材料崩塌,从而形成锂电池包鼓包现象。
这两个因素会导致电池在使用过程中,电池内部发生近似于短路的剧烈反应,生成大量的热,进而导致电解质分解气化,电池就鼓起来了。
(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)
锂电池结构五大组成部分
锂电池结构五大组成部分包括:正极、隔膜、负极、有机电解液、电池外壳。
1、正极:活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂,镍钴锰酸锂材料,电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂(俗称三元)或者三元+少量锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用厚度10-20微米的电解铝箔。
2、隔膜:种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。
3、负极:活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
4、有机电解液:溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液。
5、电池外壳:分为钢壳(方型很少使用)、铝壳、镀镍铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。
三元锂电池结构
也就是三元聚合物锂电池,是指正极材料使用锂镍钴锰三元正极材料的锂电池;
锂离子电池的正极材料有很多种,主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。
目前三元材料的电芯代替了之前广泛使用的钴酸锂电芯,在笔记本电池领域广泛发使用。
什么是软包电池?
所谓软包电池,是相比圆柱和方形这两种硬壳电池的一种叫法,其内部组成(正极、负极、隔膜、电解液)与方形、圆柱锂电池的区别不大,最大的不同之处在于软包电池采用铝塑复合膜作为外壳,方形和圆柱电池则采用金属材料作为外壳。
通常而言,软包电池主要具备以下几个优势:
1、安全性好:软包电池在结构上采用铝塑膜包装,在发生热管理失控或穿刺时,其软包会为电芯提供缓冲空间,发生鼓胀形变,最终会着火或冒烟,但不会发生爆炸。
2、质量轻、能量密度高:软包电池重量较同等容量的钢壳电池轻40%,较铝壳电池轻20%,因此通常具有较高的能量密度,而目前国内突破300Wh/kg能量密度大关的电池企业,绝大部分采取的都是软包电池。
3、电化学性能良好、寿命长:软包电池的内阻较小,可以极大的降低电池的自耗电;此外软包电池的循环寿命更长。
同样,软包电池也存在着不足之处,那就是产品一致性较差,成本较高,容易发生漏液和胀气,且在成组过程中需要额外的壳体,PACK 工艺复杂程度高。
扩展资料
在三元锂电池行业,柱状电池是最为常见的一种结构形态,该结构主要采用了钢壳和铝壳包裹,当然也有采用塑料壳等特殊外壳包装的,但这种结构外壳占据了相当一部分重量。
在新能源补贴政策中,车辆能耗系数也是补贴的一项重要规定,因此,对于占据相当质量的外壳,成为了影响能耗系数的关键。
籍于此,软包电池应运而生,其实从字面意义来说,软包电池可谓是非常贴切,软包就是采用了铝塑包装膜作为包装材料的电芯,省却了钢壳或者铝壳,整体重量有所降低,能耗系数也就更低。
因此,软包电池在单位密度方面要优于柱状电池。根据数据显示,软包电池比同等容量的铝壳包装电池轻20%,与同样尺寸的铝壳电池,容量高出50%。
在三元锂电池尚未有质的突破前提下,软包电池的市场意义可见一斑。而软包电池由于其结构原因,其能量密度轻松跨过140wh/kg这一补贴门槛,260wh/kg的电芯产品已经达到量产水平。
相比尚未规模量产的NCM622和NCM811的柱状电池,软包电池更具发展空间,也更适应当下的新能源补贴形势。
参考资料来源:百度百科-软包锂电池