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锂电池生产安全

1、锂电池充放电生产的安全措施

一、锂离子电池原理

1.0正极构造

LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔）正极

2.0负极构造

石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+集流体（铜箔）负极

电芯的构造

电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电

剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。

根据上述的反应机理，正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一种层结构很

稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于X

的大小。通过研究发现当Xgt;0.5时Li1-XCoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，

其外部表现为电芯的压倒终结。所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制

Li1-XCoO2中的X值，一般充电电压不大于4.2V那么X小于0.5，这时Li1-XCoO2的晶型仍

是稳定的。负极C6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负

极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后必须有一部分Li留在负极C6中，心

以保证下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分Li留在负极C6

中，一般通过限制放电下限电压来实现。所以锂电芯的安全充电上限电压≤4.2V，放电下限

电压≥2.5V。

3.0工作原理

锂电池内部成螺旋型结构，正极与负极之间由一层具有许多细微小孔的薄膜纸隔开。锂离子

电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来

运动，电极和电解质不参与反应。锂离子电芯的能量容量密度可以达到300Wh/L，重量容量

密度可以达到125Wh/L。锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间

嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。锂离子

电池的正极采用钴酸锂，正极集流体是铝箔；负极采用碳，负极集流体是铜箔，锂离子电池

的电解液是溶解了LiPF6的有机体。

锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离

子生成，生茶鞥的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈现层状结构，它有很多

微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样

道理，党对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，有

运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是

放电容量。

锂离子电池盖帽上有防爆孔，在内部压力过大的情况下，防爆孔会自动打开泄压，以防止出

现爆炸的现象。

锂离子电池的性能

1、高能量密度

与同等容量的NI／CD或NI／MH电池相比，锂离子电池的重量轻，其体积比能量是这两类

电池的1.5～2倍。

2、高电压

锂离子电池使用高电负性的含元素锂电极，使其端电压高达3.7V，这一电压是NI／CD或NI

／MH电池电压的3倍。

3、无污染，环保型

4、循环寿命长

寿命超过500次

5、高负载能力

锂离子电池可以大电流连续放电，从而使这种电池可被应用于摄象机、手提电脑等大功率用

电器上。

6、优良的安全性

由于使用优良的负极材料，克服了电池充电过程中锂枝晶的生长问题，使得锂离子电池的安

全性大大提高。同时采用特殊的可恢复配件，保证了电池在使用过程中的安全性。

※在生产加工中如何保证设计好的C/A比成了生产加工中的关键。所以在生产中应就以下几

个方面进行控制：

1.负极材料的处理

1)将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行彻底分离，避免了局部电化学反应过度激烈而产生

负反应的情况，提高了电芯的安全性。

2）提高材料表面孔隙率，这样可以提高10%以上的容量，同时在C/A比不变的情况下，安

全性大大提高。处理的结果使负极材料表面与电解液有了更好的相容性，促进了SEI膜的形

成及稳定上。

2.制浆工艺的控制

1)制浆过程采用先进的工艺方法及特殊的化学试剂，使正负极浆料各组之间的表面张力降到

了最低。提高了各组之间的相容性，阻止了材料在搅拌过程“团聚”的现象。

2)涂布时基材料与喷头的间隙应控制在0.2mm以下，这样涂出的极板表面光滑无颗粒、凹

陷、划痕