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鋰離子電池正極輥壓加熱退火消褶技術

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鋰離子電池正極輥壓加熱退火消褶技術

發布日期:2021-10-13 作者: 點擊:

鋰離子電池正極輥壓加熱退火消褶技術

1、鋰離子電池的極耳設計

在電池日,特斯拉推出了一種無極耳圓筒卷繞電池,所謂無極耳就是不需要額外的極耳引流,直接把非涂層箔材彎曲到電池殼上。該電池的設計減少了內阻,并改善了電源性能。


疊片電池實際上相當于數十個小電池并聯,通過電子傳輸至各個電極極耳部,大大降低電池集流體的歐姆內阻,其倍率性能遠優于卷繞。


對于高倍率放電,極耳結構不同,其設計方法也有所不同。當帶有卷繞結構的鋰離子電池極耳在一側時,的分布如圖2a所示。在離極耳Z遠端xn處流出的電流,要經過x1-xn段,x3段外流的電流必須經過x1-x2-x3段……,外部放電電流為I,每個分段的反應電流都為Ia,流經x1段的集流電流為n.Ia,流經x2段的集流電流為(n-1).Ia,流經x3段的集流電流為(n-2).Ia,流經xn段的集流電流為Ia。


對集流體的每一段,計算電流經過集流體的歐姆熱量


在公式中:ρ是集流體電阻率,dx為每段長度,A是集流的橫截面面積??梢杂孟率接嬎慵鞅砻婵偀崃縌,并計算集流表面的熱等效內阻R。


電流場在極耳位于極耳片中部時的集流分布見圖2b。同理,集流熱積分也被用來計算集流的內阻。

中拉退火裝置

中拉退火裝置極耳位置的對比可以看出,集流體的內阻只有一邊時的1/4,而當電極寬度不變時,集流體的阻值與其長度成正比。


卷繞結構的鋰離子電池可在電極極片上多焊接幾個極耳,這樣在高倍率放電初期,電池內部就會有多個區域內阻較小,電流密度較大,反應速度較快,從而緩解單極耳情況下的劇烈反應。


常規極耳結構多采用等間距的涂覆極耳,即在極耳(集流器)一側等間距分布的極耳位置上,間歇涂布器則留出極耳位置。這種設計簡單易操作,但在后續的卷繞生產過程中,隨著卷芯直徑的增加,極耳在卷芯端部的分布越來越密集。


另外,采用多極耳片將使電池額定容量下降,并且,極耳數增加,將增加鋁塑膜的熱封難度,鋁塑膜與極耳之間易發生預封不良現象,造成電池發生短路、脹氣、漏液等隱患。


為此,卷繞式電池組也有全極性的耳極片設計,以極耳的角度改善電池的功率特性,使電流密度分布均勻,如圖1所示的圓柱電池。方格的具體極片設計如圖3所示,正極極片在涂敷正極材料(30)時,一邊邊緣沒有涂布的側邊(15),而負極片負極材料(40)時留白的一側邊(14)都作為極耳焊接在正負極導流體上,正負極片通過隔膜(40)隔離開,這樣電流流經的距離短,可以實現高功率密度。


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