锂电池研发

“锂电池”是一种以锂金属或锂合金为负极材料，采用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学性质非常活泼，锂金属的加工、储存和使用对环境的要求非常高。因此，锂电池在很长一段时间内都没有被广泛使用。随着科技的发展，锂电池现在已经成为主流。
锂电池大致可分为锂金属电池和锂离子电池两大类，锂离子电池不含金属锂，可充电。第五代充电电池——锂金属电池诞生于1996年，其安全性、比容量、自放电率、性价比均优于锂离子电池。由于其本身技术含量高，目前只有少数国家的少数几家公司在生产此类锂金属电池。
保障
锂电池电芯过充到高于4.2V的电压后，副作用就开始出现，过充电压越高，风险越高。当锂电池电芯电压高于4.2V时，正极材料中剩余的锂原子数量不足一半，此时电芯往往会发生塌陷，造成电池容量永久性下降。如果继续充电，由于负极的电芯中已经充满了锂原子，后续的锂金属就会在负极材料表面堆积，这些锂原子会从负极表面向锂离子方向长出树枝状晶体，这些锂金属晶体会穿过隔膜纸，使正负极短路。有时电池在短路发生之前就会爆炸，这是因为在过充过程中，电解液等材料会裂解产生气体，导致电池外壳或压力阀膨胀破裂，让氧气进入并与负极表面堆积的锂原子发生反应，进而爆炸。
因此锂电池充电时必须设定电压上限，才能兼顾电池寿命、容量、安全性。理想的充电电压上限是4.2V。锂电池放电时也有一个电压下限，当电芯电压低于2.4V时，一些材料就会开始被破坏。而且因为电池会自放电，放的时间越长，电压就会越低。所以电池放电到2.4V时最好不要停。锂电池从3.0V放电到2.4V的这段时间，释放的能量只占电池容量的3%左右。所以3.0V是一个理想的放电截止电压。充放电时，除了电压限制，电流限制也是必须的，电流过大，锂离子来不及进入电芯，就会在材料表面堆积。
这些锂离子获得电子之后，就会在材料表面产生锂原子晶体，这就和过充一样，很危险，如果电池外壳破裂，就会爆炸。所以锂离子电池的保护至少要包括三项：充电电压上限、放电电压下限、电流上限。一般在锂电池组中，除了锂电池芯，还会有保护板，主要就是提供这三项保护。但保护板这三项保护显然是不够的，全球各地还是经常发生锂电池爆炸事件。要保证电池系统的安全，必须更加认真地分析电池爆炸的原因。
爆炸原因
1.内部极化较大；
2.极片吸收水分并与电解液发生反应。
3.电解液本身的质量和性能；
4.注液时，注液量达不到工艺要求；
5.在装配过程中，激光焊接密封性能差，测量漏气量时有漏气现象；
6.灰尘、极片灰尘首先容易造成微短路；
7.正负极板厚度超过工艺范围，进壳困难；
8.注液密封问题，钢球密封性能差，产生气胀；
9.来料壳料壳壁太厚，壳变形影响厚度；
10.外界环境温度过高也是引起爆炸的主要原因。
导电层：
导电涂层又叫预涂膜，在锂电池行业中通常是指在正极集流体——铝箔表面涂覆一层导电涂层，涂有导电涂层的铝箔称为预涂铝箔或者简称涂层铝箔，其在电池中最早的实验可以追溯到上世纪70年代，而随着新能源产业的发展，特别是磷酸铁锂电池的发展，如今已经成为行业内热门的新技术或者新材料。
导电涂料能有效提高锂电池中极片的附着力，减少粘结剂用量，显著提高电池的电性能。国外大公司的产品就不介绍了，我来介绍一下国内唯一在市场上推广的，具有自主知识产权的产品——WX112，由中兴新旗下上海中兴派能能源科技有限公司研发生产。根据收到的样品来看，全涂、边距、间隙等技术要求均能达到。性能如下：
1.接触电阻降低40%
2.减少50%胶粘剂用量
3.同等放大倍数下，电池电压平台提升20%
4.材料与集流体的附着力提高30%，长期循环后不会出现脱层现象
碳涂铝箔：
碳涂铝箔采用导电碳基复合浆料与高纯度电子铝箔，采用转移涂敷工艺制成。
适用范围
细颗粒活性物质动力型锂电池
正极为磷酸铁锂
正极为细颗粒三元/锰酸锂
用于超级电容器、锂原电池（锂、锂锰、锂铁、纽扣式等）代替蚀刻铝箔
影响
抑制电池极化，降低热效应，提高倍率性能；
降低电池内阻，明显降低循环过程中动态内阻的增幅；
提高一致性，增加电池的循环寿命；
提高活性物质与集流体之间的附着力，降低极片的制造成本；
保护集流体不被电解液腐蚀；
提高磷酸铁锂电池的高低温性能，改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能