记忆效应的原理是结晶化,在锂电池中几乎不会出现这种反应。但是,锂电池在多次充放后容量仍然会下降,其原因是复杂而多样的。重要是正负极材料本身的变化,从分子层面来看,正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞;从化学角度来看,是正负极材料活性钝化,出现副反应生成稳定的其他化合物。物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况,总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。
过度充电和过度放电,将对锂电池的正负极造成永久的损坏,从分子层面看,可以直观的理解,过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。
不适合的温度将引发锂电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物,所以在不少的锂电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂。在电池升温到一定的情况下,复合膜膜孔闭合或电解质变性,电池内阻增大直到断路,电池不再升温,确保电池充电温度正常。
二、锂电池的配方和工艺流程
1.正负极配方
1.1正极配方:LiCoO2+导电剂+粘合剂+集流体(铝箔)
LiCoO2(10μm):96.0%
导电剂(CarbonECP)2.0%
粘合剂(PVDF761)2.0%
NMP(新增粘结性):固体物质的重量比约为810:1496
a)正极粘度控制6000cps(温度25转子3);
b)NMP重量须适当调节,达到粘度要求为宜;
c)特别注意温度、湿度对黏度的影响
正极活性物质:
钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提高锂源。非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为6-8μm,含水量≤0.2%,通常为碱性,pH值为10-11左右。
锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为5-7μm,含水量≤0.2%,通常为弱碱性,pH值为8左右。
导电剂:链状物,含水量<1%,粒径一般为1-5μm。通常使用导电性优异的超导碳黑,如科琴炭黑CarbonECP和ECP600JD,其用途:提高正极材料的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性;提高正极片的电解液的吸液量,新增反应界面,减少极化。
PVDF粘合剂:非极性物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水后分子量下降,粘性变差。用于将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。常用的品牌如Kynar761。