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La batterie au lithium, c'est-à-dire la batterie au lithium métal, désigne généralement les batteries qui utilisent le dioxyde de manganèse comme matériau positif, le lithium métal ou son alliage comme matériau négatif, et qui utilisent une solution électrolytique non aqueuse. Avec le développement rapide de la science et de la technologie, les batteries au lithium se généralisent progressivement.
Principaux matériaux : électrode positive, électrode négative, électrolyte, diaphragme.
Structure : ronde, carrée ; laminée, enroulée
Forme : polymère (emballage souple), lithium ion liquide (boîtier en acier)
Anode
Les matériaux de l'électrode positive représentent 30 à 40 % du coût des batteries lithium-ion et ont une incidence directe sur la densité énergétique et les performances des batteries au lithium.
Electrode négative
Les matériaux de l'électrode négative doivent être composés de matériaux ayant un potentiel inférieur à celui de l'électrode de lithium, avoir une capacité spécifique élevée et une meilleure réversibilité de la charge/décharge, de manière à maintenir une bonne stabilité dimensionnelle et mécanique pendant le processus d'incorporation du lithium.
Électrolyte
L'électrolyte joue le rôle de transporteur de charge entre les électrodes positives et négatives, ce qui affecte la densité d'énergie, la densité de puissance, l'application à des températures variées, la durée de vie, les performances en matière de sécurité et d'autres facteurs de la batterie au lithium.
Diaphragme
L'ouverture du diaphragme doit répondre aux exigences de débit ionique, d'absorption de liquide et de capacité d'humidité, afin de maintenir la conductivité ionique ; en même temps, il possède une isolation électronique pour réaliser l'isolation mécanique de l'isolation entre les électrodes positives et négatives ; en outre, il doit avoir une résistance à la perforation, une résistance à la traction et d'autres propriétés mécaniques suffisantes, ainsi qu'une résistance à la corrosion et une stabilité électrochimique suffisantes.
Actuellement, les matériaux les plus couramment utilisés pour les batteries au lithium sont le cobaltate de lithium, le nickelate de lithium et le manganate de lithium. Le matériau le plus utilisé est le cobalt-lithium, qui présente de bonnes performances en termes de cycle et de facilité de fabrication, mais dont l'inconvénient est que le composé de cobalt est plus cher.
Principe de fonctionnement des batteries au lithium :
La batterie au lithium est une sorte de batterie secondaire (batterie rechargeable), qui repose principalement sur l'ion lithium entre les électrodes positives et négatives qui s'imbriquent et se désimbriquent pour fonctionner, afin de stocker et de libérer de l'énergie.
1, processus de charge
Sous l'effet du champ électrique, les ions lithium sont délogés du réseau positif, traversent l'électrolyte et s'intègrent dans le réseau négatif.
Au début de la charge, la tension de la batterie à charger doit d'abord être détectée, et si la tension est inférieure à 3V, elle doit d'abord être préchargée, et le courant de charge est de 1/10 du courant défini, et environ 0,05C est généralement choisi. Une fois que la tension atteint 3V, le processus de charge standard commence. Le processus de charge standard est le suivant : charge à courant constant avec le courant défini, la tension de la batterie augmente jusqu'à 4,20 V, passage à la charge à tension constante, maintien de la tension de charge à 4,20 V. À ce moment-là, le courant de charge diminue progressivement, lorsque le courant tombe à 1/10 du courant de charge défini, la charge s'achève.
2. Processus de décharge
Le processus est juste le contraire de l'ion lithium retourne au pôle positif, les électrons à travers les appareils électriques du circuit externe pour atteindre le pôle positif et le composé d'ion lithium. Lors de la décharge de la batterie, à ce moment-là, l'électrode négative sur l'électron e du circuit externe se dirige vers l'électrode positive, l'ion lithium positif Li + de l'électrode négative "saute" dans l'électrolyte, "escalade" le diaphragme sur les petits trous courbés, "nage" pour atteindre le pôle positif. "Nageant" pour atteindre le pôle positif, avec les électrons qui ont longtemps couru ensemble.
Plus le courant de décharge de la batterie est élevé, plus la capacité de décharge est faible et plus la tension chute rapidement.
Processus d'assemblage d'une batterie au lithium :
Outils / matières premières : matériau du pôle positif, matériau du pôle négatif, papier diaphragme
Étapes/méthodes
Mise en pâte :
Utilisation de solvants spéciaux et d'agents de liaison pour mélanger les matériaux actifs positifs et négatifs en poudre, puis fabrication de matériaux positifs et négatifs sous forme de pâte après un mélange à grande vitesse.
Enduction :
Enduire uniformément la bouillie obtenue sur la surface de la feuille métallique, la sécher et fabriquer des feuilles d'électrodes positives et négatives respectivement.
Assemblage :
Les placer dans l'ordre suivant : pièce de pôle positif - diaphragme - pièce de pôle négatif - diaphragme, de haut en bas, et fabriquer le noyau de la batterie par enroulement, puis injecter l'électrolyte, sceller et autres processus, c'est-à-dire que le processus d'assemblage de la batterie est terminé, et la batterie finie est fabriquée.
Formation chimique :
Test de charge et de décharge de la batterie finie à l'aide d'équipements spéciaux de charge et de décharge de batterie, test de chaque batterie, sélection de la batterie finie qualifiée pour l'expédition.