看看锂电池生产过程是什么样的-capa

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发布日期:2017-06-16 11:37 浏览: 次



时至今日,绝大多数的新技术都要求电池具有更加紧凑的设计、更加充沛的电力、更好的安全性,还需要电池能够充电再利用。
 

1980年,美国物理学教授John Goodenough发明了一种新型的锂电池。在这种锂电池中,锂能够在电池中以锂离子的形式,穿梭于两个电极之间。
 
锂是周期表中最轻的元素之一,同时拥有着极强的电化学势,这两点优势使得它能够以最小的体积提供最高的电压。
 
而这一点正是锂离子电池的基础。在这种新电池中,锂和过渡金属(比如钴,镍,锰以及铁)与氧的化合物作为阴极。在外加电压之后,再次充电开始,带正电的锂离子从阴极迁移到石墨材料制成的阳极,重新变为金属锂。
 
因为金属锂有着极强的电化学推动力,所以金属锂极容易被氧化,它会迁移至阴极并再次成为锂离子,将外层电子交给过渡金属离子(比如钴离子)。在这一循环中的电子移动为我们提供了我们所需的电流。
 
目前移动3C产品基本上都是采用锂离子电池,根据所用电解质材料的不同,分为液态锂离子电池、聚合物锂离子电池和塑料锂离子电池。它们的主要区别在于电解质的不同,液态锂离子电池使用液体电解质,聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替,目前大部分采用聚合物凝胶电解质。
 
锂电池主要是由正极材料、负极材料、电解质和隔膜等几部分组成。正极通常用粘合剂聚偏氟乙烯(PVDF)将正极材料固定在电极上制得。负极一般采用石墨结构的碳素材料,如碳/石墨插入材料,由碳素材料、乙炔黑、粘合剂按一定比例混合涂覆在铜箔上制得。隔膜主要由聚丙烯、聚乙烯微孔薄膜或二者双层组成,其厚度在10 μm左右。电解液主要是含锂盐的有机溶剂,其中锂盐通常是LiPF6,也会用LiClO4 或LiBF4。有机溶剂通常为碳酸酯类(碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯等)。外壳为不锈钢、镀镍钢或铝壳等。

1997年由美国3M公司和加拿大Hgdro-Quebec公司共同开发一种固态免维护锂聚合物电池,锂电池的电极用氧化钒(VOx)及石墨制成,电解质为Li(CFSO2)2N。锂聚合物电池的结构比较特殊,是由五层薄膜组成。第一层用金属箔作集电极,第二层为负极,第三层是固体电解质,第四层用锉箔作为正极,第五层为绝缘层,五层叠起来的总厚度为0.1 mm。这种锂聚合物电池的工作温度为60-100度,为防止电池瞬间输出大电流时而引起过热,该锂聚合物电池有一个严格的热管理系统,来控制其正常工作温度。这种锂聚合物电池主要的优点是消除了液体电解质,可以避免在电池出现故障时,电解质溢出而造成的污染。
 


 
在锂电池生产过程中,一个关键步骤是将复合材料膜反复叠加堆积。与此同时,确保各层电极极耳(tab)叠加后都处于同一位置。 因为后续工序中,需要将各层极耳焊接在一起,形成电池的正负极。
 
为了确保各层极耳在叠加后处于同一位置,就需要对复合材料膜的厚度进行实时监控,同时根据膜厚度的变化,动态控制各个极耳之间的距离,以实现堆叠后各层极耳处于同一位置。
 
对于厚度仅为0.1毫米的复合材料膜厚度的测量,一直是锂电池生产环节中的技术难题,该测量任务要求:

  1. 实时动态测量,排除膜振动带来的测量误差
  2. 厚度精度要求达到亚微米级别
  3. 非接触测量,以免影响生产效率和划伤复合膜表面
 
德国米铱公司高端电容位移传感器测量系统capaNCDT65xx系列, 采用两支探头上下正对安装的测量方式,可以实现锂电池复合膜厚度检测的要求,为锂电池生产提供了全新的测量可能性。
 


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