说起锂离子电池,大家非常熟悉!智能电子产品、电动汽车、工业储能……样样离不开锂离子电池。但锂离子电池内部结构是什么样?可能非专业人士没有几人清楚。
锂离子电池无论形状如何,一般是由正极片、负极片、隔膜和电解液构成。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动工作。充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极,嵌入到负极片碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。放电时,负极的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。
其中,电极是锂离子电池内部电化学反应区域,是将活性物质和粘结剂的浆料均匀涂覆在金属集流体上制得,如图1。一般采用铝箔为正极的集流体,铜箔为负极的集流体。集流体与活性物质接触,起到将活性物质产生的电流汇集,对外进行大电流输出。故集流体与活性物质的粘结接触情况对于电池性能至关重要!
图1、电极片结构
现实,总会生出各种磨砺。在锂离子电池充放电过程中,集流体与活性物质的粘结也会受到意外因素的“考验”。这一过程中,Li+在电极材料上反复嵌入与脱出,使电极活性物质的结构发生变化,多次收缩与膨胀,极易导致集流体与活性材料的脱离,从而使电池内阻加大,影响电池的循环寿命。因此,为了更好的应对各种意外对锂离子电池集流体粘结强度的影响,预先的试验测试和验证研究必不可少!
这方面,兰光有一定的经验。近日,兰光针对某一锂离子电池的电极片集流体的“粘结效果”做了一次试验验证,如图2。
试验对象是裁取成1.9cm宽的正极片条。利用双面胶将其电极表面粘贴在不锈钢板上。将试样的一端做预剥离处理,使部分铝集流体与电极活性物质分离。利用XLW(PC)智能电子拉力试验机的“180°剥离”功能,将剥开的铝集流体与正极片未剥离一端分别夹于拉力机的上下夹具。启动仪器,以10mm/min的速度分离上下夹具。仪器将会自动出具剥离过程的剥离强度。
图2、正极片集流体剥离强度试验
目前,针对提升集流体与电极活性物质的“粘结强度”的研究方兴未艾,锂电行业也积累了相当丰富的改性实践经验。加强试验的验证,或许能为研究与实践带来更多分析数据,促进锂离子电池性能的进一步提高。
Labthink,致力于通过包装检测技术提升和检测仪器研发帮助客户应对包装难题,助力包装相关产业的品质**。