鋰離子電池電芯設計原理及結構

▲設計原理

鋰離子電池組是由陰極和陽極組成，分離并通過電解質(zhì)連接。電解質(zhì)傳導離子但是電子的絕緣體。在充電狀態(tài)下，陽極含有高濃度的嵌入鋰，而陰極含有鋰。在放電期間，鋰離子離開陽極并通過電解質(zhì)遷移到陰極，而其相關的電子被集電器收集以用于為電氣裝置供電。模塊和電池中的單元設計和組合差別很大。

鋰離子電池中的電極始終是固體材料。可以根據(jù)它們的電解質(zhì)區(qū)分離子類型，所述電解質(zhì)可以是液體，凝膠或固態(tài)組分。凝膠和固態(tài)電池中的電解質(zhì)代表結構部件，并且不要額外的保護板來有效地分離電極和防止短路。形狀可以是圓柱形和棱柱形。

▲結構

(1)正極材料：電極電勢較高、結構穩(wěn)定的具有嵌鋰能力的層狀或尖晶石結構的過渡金屬氧化物或聚陰離子型化合物，如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。

(2)負極材料：電位接近鋰電位、結構穩(wěn)定的并可大量儲鋰的層狀石墨、金屬單質(zhì)及金屬氧化物，如石墨、中間相碳微球、鈦酸鋰導電集流體使用厚度7-15微米的電解銅箔等。

(3)隔膜：一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結構，可以讓鋰離子自由通過，而電子不能通過。

(4)有機電解液：溶有電解質(zhì)鋰鹽的有機溶劑，供應鋰離子，聚合物的則使用凝膠狀電解液。

(5)電池外殼：分為鋼殼、鋁殼、鍍鎳鐵殼、鋁塑膜等。還有電池的蓋帽，也是電池的正負極引出端。