锂离子电池是一个复杂的体系,包含了正极、负极、隔膜、电解液、集流体以及粘接剂、导电剂等,设计的反应包括正负极的电化学反应,锂离子传导和电子传导,以及热量的扩散等。
因此锂离子电池的电性能,安全性受到多种因素的影响,所以锂离子电池的设计和制造不仅需要丰富的电化学知识,更需要大量的生产实践经验。
今天就来梳理一下动力电池技术的现状和面临的挑战:
一般而言,锂离子电池的开发分为几个周期,首先主要是适用扣式半电池,或者简单的软包电池,这一步主要是为了测试材料和配方的性能,因为电池的结构没有进行优化,因此这里得到的结果并不能直接应用在生产商。
在进行了实现室级别的初步测试和评估后,好的材料和配方就会转移到下一个阶段---中试阶段,在这一阶段需要考虑电池的综合性能,譬如正负极的涂布量(几点吃能量密度)、快充、倍率等特性,并且发现在大规模生产过程中可能要面临的工艺问题并及时做出调整。
通过以上这个过程,电池的配方和生产工艺得到完善,成熟的产品能够最终投入正式的生产使用。
由于影响锂离子电池性能的因素过多,所以在设计生产或者衔接的每一个参数都需要进行严格的测算,因为这些因素都会对电池最终的电性能和安全性产生重大的影响,因此我们有必要深入了解材料、设计和工艺参数对于产品最终性能的影响。