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電容式鋰電池的技術(shù)特點(diǎn)和制造方法簡介
電容式鋰電池(即鋰離子電容器,LIC)結(jié)合了鋰離子電池與超級(jí)電容器的技術(shù)特點(diǎn),其主核構(gòu)造和制造方法如下:
?一、電容式鋰電池的主核構(gòu)造?
1. ?正極(電容器型)?
o 采用高比表面積活性炭材料,通過雙電層原理吸附/脫附陰離子(如BF??)儲(chǔ)存電荷。
o 集流體為鋁箔,確保高導(dǎo)電性和耐腐蝕性。
2. ?負(fù)極(電池型)?
o 預(yù)鋰化石墨材料,通過鋰離子嵌入/脫嵌反應(yīng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。
o 集流體為銅箔,需涂覆石墨混合漿料(含導(dǎo)電劑、黏結(jié)劑)。
3. ?電解液與隔膜?
o ?電解液?:含LiPF?的有機(jī)溶劑體系,提供鋰離子遷移通道。
o ?隔膜?:聚烯烴微孔膜(如PE/PP),防止正負(fù)極短路,允許離子通過。
4. ?預(yù)嵌鋰結(jié)構(gòu)?
o 卷繞時(shí)在負(fù)極側(cè)加入鋰金屬箔,初次充電時(shí)鋰離子預(yù)嵌入石墨負(fù)極形成穩(wěn)定SEI膜。
?二、電容式鋰電池的制造工藝流程?
1. ?正極片制作?
o 活性炭與黏合劑(如PVDF)混合成漿料,涂覆鋁箔后烘干(溫度≤80℃)。
2. ?負(fù)極片制作?
o 石墨、導(dǎo)電劑(炭黑)、黏合劑(SBR/CMC)制成水系漿料,涂布銅箔后輥壓分切。
1. ?卷繞工藝?
o 按“正極片-隔膜-負(fù)極片-鋰箔”順序疊層卷繞,確保鋰箔與負(fù)極緊密接觸。
2. ?密封結(jié)構(gòu)?
o 金屬密封焊盤(鋁/銅)嵌入密封圈,正負(fù)極耳焊接后與焊盤形成密封配合部。
1. ?注液?
o 電芯放入殼體后注入含LiPF?的電解液,真空環(huán)境下完成浸潤。
2. ?密封?
o 激光焊接密封蓋板,滾槽加固殼體,避免電解液泄漏。
三、電容式鋰電池的主要技術(shù)亮點(diǎn)
?特性? | ?原理? | ?效果? |
?高功率密度? | 正極離子吸附/脫附速率快(毫秒級(jí)響應(yīng)) | 充放電效率> |
?長循環(huán)壽命? | 負(fù)極預(yù)鋰化減少副反應(yīng),電解液濃度穩(wěn)定(3.0–4.0V工作區(qū)間) | 循環(huán)次數(shù)>10萬次 |
?寬溫適應(yīng)性? | 有機(jī)電解液冰點(diǎn)低(-40℃),隔膜熱穩(wěn)定性高 | -40℃~80℃正常工作 |
?電容式鋰電池的制造難點(diǎn)?:預(yù)鋰化工藝需嚴(yán)格控制濕度(≤25%RH)防止鋰金屬氧化;密封焊盤與極耳的激光焊接需精度±0.1mm避免虛焊。
?電容式鋰電池與傳統(tǒng)鋰電池差異?
?項(xiàng)目? | ?電容式鋰電池(LIC)? | ?傳統(tǒng)鋰電池? |
?儲(chǔ)能機(jī)制? | 正極雙電層吸附+負(fù)極鋰離子嵌入 | 正負(fù)極均依賴離子嵌入/脫嵌 |
?能量密度? | 20–50 Wh/kg(高于超級(jí)電容) | 150–300 Wh/kg |
?功率密度? | 5–10 kW/kg(遠(yuǎn)超鋰電池) | <1 kW/kg |
這種針對(duì)電容式鋰電池的設(shè)計(jì)通過?混合儲(chǔ)能機(jī)制?(靜電吸附+電化學(xué)反應(yīng))平衡能量與功率需求,適用于需瞬時(shí)高功率輸出的場(chǎng)景(如電車再生制動(dòng))。
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