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1、聚合物电池工作原理与材料,聚合物电池工作原理与材料,目录,电池简介,聚合物电池工作原理,聚合物电池材料,聚合物电池工作原理与材料,电池简介,电流：,原理：放电：负极 Ae=氧化=A+1 正极 Ce=还原=C-1分类：一次电池：二次电池：组成：任何一种化学电源的主体均由 三部分组成 1.电极 2.电解液 3.隔离膜,聚合物电池工作原理与材料,导电离子：锂离子 离子运动方向：正极（充电）负极（放电）正极“摇椅电池”（RockingChair Batteries,缩写为RCB）。摇椅的两端为电 池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。,聚合物电池工作原理锂离子电池定义,聚合物电池工作原理
2、与材料,聚合物锂离子电池,聚合物锂离子电池,液态软包装锂离子电池,聚合物电池工作原理与材料,什么是锂元素？,聚合物电池工作原理与材料,什么是锂离子？,聚合物电池工作原理与材料,锂离子电池的能量,锂离子电池的能量是镍氢电池的1.5倍，是镍隔电池的2倍，是铅酸储电池的3倍，是容量最高的二次电池之一。,聚合物电池工作原理与材料,锂离子电池的组成,核心部分由三部分组成：电极 正极，活性材料钴酸锂 LiCoO2 负极，活性材料石墨 C 电解液 电解质盐，六氟磷酸锂 LiPF6 有机溶剂，碳酸脂类化合物 EC、DEC、EMC 隔离膜 高分子聚合物薄膜，聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）或两者的复合 PEPPPE
3、。,锂离子电池的化学表达式：LiC6/1.0M LiPF6EC+EMC+DEC/LiCoO2,聚合物电池工作原理与材料,工作原理,聚合物电池工作原理与材料,工作原理充电,电子运动：离子运动：（溶剂Li+）组合在一起，共同运动 能量转化：化学反应：正极反应 LiCoO2=氧化=Li1-xCoO2+Xli+Xe(电子),负极反应 6C+XLi+Xe=还原=LixC6 副反应 XLi+Xe=还原=XLi,聚合物电池工作原理与材料,工作原理放电,负极反应：LixC6=氧化=6C+XLi+Xe,电子运动：离子运动：（溶剂Li+）组合在一起，共同运动 能量转化：化学反应：正极反应 Li1-xCoO2+Xl
4、i+Xe(电子)=还原=LiCoO2,聚合物电池工作原理与材料,聚合物电池材料,主要材料：正极、负极、电解液、隔膜纸、正负极耳和铝塑复合膜,聚合物电池工作原理与材料,正极构造LiCoO2(钴酸锂)+导电剂+粘合剂（PVDF）+集流体（铝箔）浆料溶剂为NMP负极构造1石墨+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+集流体（铜箔）浆料溶剂为去离子水负极构造2 石墨+粘结剂(PVDF)+集流体（铜箔）浆料溶剂为NMP,电极组成与原理,聚合物电池工作原理与材料,活性材料,聚合物电池工作原理与材料,极粉结构,导电剂和粘接剂填满了活性材料间的空隙，形成有效的胶连和导电网络，并且导电剂之间也有了良好的接触。,聚合
5、物电池工作原理与材料,LiCoO2（钴酸锂）,外观:灰黑色并略带浅兰色粉末,粒度分布均匀，表面形貌规则，大粒径钴酸锂产品安全性能优异。,分子式:LiCoO2 分子量:97.88,直观图,R767电镜图,聚合物电池工作原理与材料,LiCoO2（钴酸锂）晶体结构示意图,层状结构，锂离子镶嵌在层间。,聚合物电池工作原理与材料,导电剂,碳黑SP结构模拟图,碳黑SP为网状结构，是由很多小颗粒组成的曲线形网络结构，而且它的比表面积很大。在电极中它覆盖在活性颗粒表面和颗粒之间，发挥电子导电作用。,碳黑SP电镜图,聚合物电池工作原理与材料,粘接剂PVDF,PVDF中文名字是聚偏二氟乙烯，它是偏二氟乙烯的均聚物
6、。外观为白色粉末，象石灰粉一样。将它溶解在溶剂NMP中，形成溶胶。与活性材料通过高速搅拌均匀的混合在一起，胶液将活性材料颗粒包覆起来，涂布后烘干蒸发掉溶剂，PVDF材料颗粒被紧密粘连在一起。,沙琪玛,聚合物电池工作原理与材料,负极活性材料石墨,石墨晶体结构,石墨是层状结构，碳原子呈六角形排列并向二维方向延伸，层间距0.335mm.通常锂在碳材料中形成的化合物的理论表达式为C6Li，按该化学计量，石墨的理论最大比容量为372mAh/g。,聚合物电池工作原理与材料,MCMB-中间相碳微球电镜图,中间相碳微球,英文缩写(MCMB,Mesocarbon microbeads)中间相碳微球是一种球形颗粒
7、能够紧密堆积而形成高密度电极中间相碳微球具有较低的表面积，减少了在充放电过程中发生的表皮反应。,聚合物电池工作原理与材料,MCMB-中间相碳微球颗粒剖面图,MCMB内部晶体结构对其负极性能影响很大。中间相碳微球的石墨化程度越高，其电容量越接近石墨的理论值372mAh/g。图中的碳微球石墨化程度就相当高。石墨化的途径是热处理，热处理温度7002800，其电容量为170750 372mAh/g。,聚合物电池工作原理与材料,电解液,聚合物电池工作原理与材料,隔膜纸,聚合物电池工作原理与材料,极耳,极耳是电极的电流引出端子，正极耳为铝带，负极耳为镍带。在铝镍金属带上热覆胶粘剂，电池封口时极耳上的胶粘剂与铝塑复合膜的粘接层热熔在一起。,聚合物电池工作原理与材料,极耳粘接剂,导体,阻热层,粘接层,粘接层为PP，熔点140，它将导体连接起来。阻热层材质为改性的PP，呈灰色，比PP熔点高，可达到200防止高温破坏粘接层。,聚合物电池工作原理与材料,铝塑复合膜,防护层,铝层,粘接层,D-EL40H为例。ON为尼龙，厚度25um，熔点220耐摩擦耐高温；ALM为铝层，是铝塑复合膜的拉伸成型层，厚度40um，它的大小决定了冲壳深度；CPP为粘接层，熔点155，厚度30um，热封后其剩余厚度至少应达到15um，即热熔厚度应50%.,谢谢！,
