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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。,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+xli+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。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 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，