锂电池电芯的设计原理

锂离子电池电芯设计原理及结构

▲设计原理

锂离子电池组是由阴极和阳极组成，分离并通过电解质连接。电解质传导离子但是电子的绝缘体。在充电状态下，阳极含有高浓度的嵌入锂，而阴极含有锂。在放电期间，锂离子离开阳极并通过电解质迁移到阴极，而其相关的电子被集电器收集以用于为电气装置供电。模块和电池中的单元设计和组合差别很大。

锂离子电池中的电极始终是固体材料。可以根据它们的电解质区分离子类型，所述电解质可以是液体，凝胶或固态组分。凝胶和固态电池中的电解质代表结构部件，并且不要额外的保护板来有效地分离电极和防止短路。形状可以是圆柱形和棱柱形。

▲结构

(1)正极材料：电极电势较高、结构稳定的具有嵌锂能力的层状或尖晶石结构的过渡金属氧化物或聚阴离子型化合物，如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。

(2)负极材料：电位接近锂电位、结构稳定的并可大量储锂的层状石墨、金属单质及金属氧化物，如石墨、中间相碳微球、钛酸锂导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔等。

(3)隔膜：一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。

(4)有机电解液：溶有电解质锂盐的有机溶剂，供应锂离子，聚合物的则使用凝胶状电解液。

(5)电池外壳：分为钢壳、铝壳、镀镍铁壳、铝塑膜等。还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。

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