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鋰離子電池 (Li-ion battery):是一種以可發(fā)生鋰離子嵌入/脫嵌反應(yīng)的材料為正極和負極活性物質(zhì),使用含鋰鹽的有機電解液或聚合物電解質(zhì)的電池。它是一種二次電池(即充電電池),主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。

電池(單體) cell:是指直接將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿幕狙b置和基本單位,也被稱為電芯。它是構(gòu)成電池的基本元件,通過內(nèi)部的化學反應(yīng)產(chǎn)生電能。

鋰電池 (lithium cell):是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。其中,鋰離子電池(LIB)是應(yīng)用最廣泛的一種,它不含有金屬態(tài)的鋰,而是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料,并通過非水電解質(zhì)實現(xiàn)鋰離子的傳輸。

原電池 (primary cell):是一種通過氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生電流的裝置,即利用電極之間電極電勢差將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

蓄電池 (secondary cell):是一種能夠貯存化學能量,并在必要時放出電能的電氣化學設(shè)備。它通過充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來,放電時再將化學能轉(zhuǎn)化為電能輸出。

燃料電池 (fuel cell):是一種通過電化學反應(yīng)將燃料和氧化劑(通常是氧氣)的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。這種轉(zhuǎn)換過程不受卡諾循環(huán)的限制,因此具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。

堿性電池 (alkaline cell):是一種使用鋅與二氧化錳之間的化學反應(yīng)來產(chǎn)生電能的電池,它可以是原電池或蓄電池。這類電池的主要特點是其電解液為堿性,通常使用氫氧化鉀(KOH)水溶液作為電解液,因此得名“堿性電池”。

干電池 (dry cell):又稱一次電池,是一種伏打電池,它利用某種吸收劑(如木屑或明膠)將內(nèi)含物制成不會外溢的糊狀,以此來產(chǎn)生直流電。

固態(tài)電解質(zhì)電池 (solid electrolyte cell):是一種使用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的電池。根據(jù)固化程度的不同,固態(tài)電池可以分為半固態(tài)電池和全固態(tài)電池。半固態(tài)電池在液態(tài)電池的基礎(chǔ)上減少了電解液的使用量,并增加了復(fù)合電解質(zhì);而全固態(tài)電池則完全取消了原有的電解液,采用固態(tài)電解質(zhì),并以薄膜的形式分隔正負極。

全固態(tài)鋰離子電池 (all solid state rechargeable Li-ion battery):顧名思義,是指電池中的電極(正極和負極)和電解質(zhì)均呈固態(tài)的鋰離子電池。這種電池由正極材料、固態(tài)電解質(zhì)和負極材料三部分組成,不含任何液態(tài)組份。正極通常采用鋰金屬或鋰離子化合物,負極則使用碳材料或鋰鈦酸鹽等,而固態(tài)電解質(zhì)則是由無機固體材料構(gòu)成,如氧化物、硫化物或磷酸鹽等。

凝膠聚合物鋰離子電池 (gel polymer rechargeable Li-ion battery):是一種采用凝膠聚合物電解質(zhì)作為離子傳導介質(zhì)的鋰離子電池。這種電池在結(jié)構(gòu)上與液態(tài)鋰離子電池相似,但主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同。凝膠聚合物電解質(zhì)是由聚合物與鹽的混合物構(gòu)成,并可能加入增塑劑等添加劑以提高離子電導率。這種電解質(zhì)可以呈現(xiàn)“干態(tài)”或“膠態(tài)”,其中大部分采用聚合物凝膠電解質(zhì)。

半固態(tài)鋰離子電池 (half-solid state Li-ion battery):是指任一側(cè)電極不含液體電解質(zhì),另一側(cè)電極含有液態(tài)電解質(zhì)的電池,或者單體中固體電解質(zhì)質(zhì)量或體積占單體中電解質(zhì)總質(zhì)量或總體積之比的一半。這種電池結(jié)合了液態(tài)電池和固態(tài)電池的部分特點,既保留了液態(tài)電池的高離子電導率,又具備了固態(tài)電池的高安全性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

扣式鋰離子電池 (coin Li-ion cell):也稱為鋰離子扣式電池或紐扣電池,是一種外形尺寸較小、直徑較大、厚度較薄的電池。工作原理基于鋰離子在正負極之間的可逆嵌入與脫嵌。充電時,鋰離子從正極材料中脫嵌出來,通過電解質(zhì)移動到負極并嵌入負極材料中;放電時,鋰離子則從負極脫嵌出來,通過電解質(zhì)回到正極,同時電子通過外部電路從負極流向正極,產(chǎn)生電能。

卷芯 (jelly roll):卷芯是一種用于支撐和保護卷狀材料的管狀結(jié)構(gòu),其形狀通常為圓柱形或圓錐形。

電池外殼 (cell can):作為電池的重要組成部分,主要用于包裝和保護電池內(nèi)部的電解液和電極。

電池蓋 (cell lid):是一種專為電池設(shè)計的蓋子,其主要功能是保護電池的內(nèi)部構(gòu)造和電路,防止外部因素如灰塵、水分或其他污染物進入電池內(nèi)部,從而影響電池的正常運作。它通常安裝在電池的頂部或側(cè)面,通過密封或鎖緊機制來確保電池內(nèi)部的封閉性。

電池封口劑 (lid sealing compound):是一種專門用于封閉電池外殼開口的化學物質(zhì)或混合物。它的主要功能包括:保護電池內(nèi)部、提供密封性、增強電池安全性。

電極片 (electrode):是一種用于檢測電信號、進行電刺激和記錄神經(jīng)細胞活動等多種用途的實驗器材,廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)、醫(yī)療器械、電子產(chǎn)品、汽車等多個領(lǐng)域。根據(jù)其功能和使用方式的不同,電極片可分為多種種類,如記錄電極、電刺激電極、參比電極、接地電極等。此外,按照材質(zhì)和用途的不同,電極片還可以進一步細分為自粘電極片、硅膠電極片、導電電極片、無紡布電極片等多種類型。

正極片 (positive electrode):通常指含有在放電時發(fā)生還原反應(yīng)活性物質(zhì)的具有高電勢的電極片。它是鋰離子電池中用于儲存和釋放鋰離子的關(guān)鍵部分。

負極片 (negative electrode): 通常指含有在放電時發(fā)生還原反應(yīng)活性物質(zhì)的具有高電勢的電極片。在電池中,負極是電位(電勢)較低的一端,在放電過程中,負極片會釋放電子并接受來自正極的鋰離子。

磷酸鐵鋰 (Ferrous lithium phosphate):是一種鋰離子電池電極材料,化學式為LiFePO4(簡稱LFP),具有高能量密度、高安全性、長壽命等優(yōu)點。 

鎳鈷錳酸鋰 (Nickel Cobalt Manganese):鎳鈷錳酸鋰是鋰離子電池的關(guān)鍵三元正極材料,化學式為LiNixCoyMn1-x-yO2。擁有比單元正極材料更高的比容量和更低的成本。鈷酸鋰是應(yīng)用最廣的電池材料之一,但鈷資源日益匱乏,價格昂貴,且鈷酸鋰電池在使用過程中存在安全隱患。

石墨 負極材料(graphite):因其良好的導電性和化學穩(wěn)定性,成為鋰離子電池中最常用的負極材料之一。它能夠可逆地嵌入和脫出鋰離子,從而在充放電過程中實現(xiàn)電能的儲存和釋放。石墨的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,分子間距較大,能夠兼容鋰離子插入和剝離,同時其比表面積較大,提供了大的電化學反應(yīng)表面,有助于提升電池的能量密度和功率密度。

硬碳 (hard carbon):硬碳是經(jīng)高溫處理后不會石墨化的碳,其內(nèi)部晶體排列無序、層間距大。這種獨特的結(jié)構(gòu)使得硬碳負極在同等體積下可以儲存更多的電荷,從而提高了電池的能量密度和續(xù)航能力。

軟碳 (soft carbon):是指在高溫條件(通常大于2500℃)下處理可以石墨化結(jié)構(gòu)的無定形碳。軟碳材料具有較低的結(jié)晶度(即石墨化度)和較高的可逆比容量,一般大于300mAh/g。此外,軟碳材料還具有良好的與電解液的相容性,這有助于提升電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

極耳 (tab):是電池中從電芯內(nèi)部引出正負極的金屬導電體,其形狀類似于“耳朵”,因此得名。極耳通常由金屬帶和膠條組成,金屬帶用于導電,而膠條則起到密封和連接的作用。

粘結(jié)劑 (binder):或稱膠粘劑、黏結(jié)劑是通過物理或化學作用,能將兩種或多種材料緊密連接在一起的物質(zhì)。一般由多種成分構(gòu)成的混合物,包括但不限于基料。

溶劑 (solvent):電池級溶劑,是指用于制備電池中的電解質(zhì)溶液的高純度有機化合物。溶劑作為電解質(zhì)的載體,能夠溶解電解質(zhì)鹽并促進離子在電池正負極之間的傳導,從而保證電池的正常工作和性能表現(xiàn)。

導電劑 (conductive agent):是為了保證電極具有良好的充放電性能,在極片制作時加入的一種導電物質(zhì)。它在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用,以減小電極的接觸電阻,加速電子的移動速率,同時也能有效地提高鋰離子在電極材料中的遷移速率,從而提高電極的充放電效率。

添加劑 (addictive):鋰電池添加劑根據(jù)其功能和作用可以分為多種類型,主要包括成膜添加劑、功能添加劑、安全添加劑等。

  1. 成膜添加劑

    • 定義:主要用于在電極表面形成一層穩(wěn)定、致密的固態(tài)電解質(zhì)膜(SEI),以防止電極與電解質(zhì)直接接觸,從而避免電池內(nèi)部短路。

    • 常見種類:如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)等。

  2. 功能添加劑

    • 定義:主要用于改善電池的某些性能,如提高電池的容量、改善電池的充放電效率、提高電池的循環(huán)壽命等。

    • 常見種類:包括表面活性劑、流變劑、顆粒增強劑、潤濕分散劑等。

  3. 安全添加劑

    • 定義:主要用于提高電池的安全性能,如阻燃劑、防爆劑等。

    • 常見種類:如LiAlO2、LiBOB、LiPF6等。

銅箔 (copper foil):鋰電池銅箔是銅原料通過電解法生產(chǎn)并經(jīng)過表面處理的金屬銅箔,厚度通常在18微米以下,使用最多的是12微米以下的銅箔。它在鋰電池中既充當負極活性材料的載體,又作為負極電子收集和傳導的集流體,對鋰離子電池的負極制作工藝和電化學性能有著重要影響。

鋁箔 (aluminum foil):鋰電池鋁箔是指鋰離子電池正極箔,即厚約0.01mm的非改性正極箔,也稱為集流體鋁箔。集流體是鋰電池的核心部件之一,主要功能是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來以便形成較大的電流對外輸出,同時需與活性物質(zhì)充分接觸。在鋰電池中,鋁箔因其優(yōu)異的導電性、延展性和耐腐蝕性,常被用作正極集流體。

底墊片 (bottom gasket insulator):顧名思義,是位于鋰電池底部的墊片。它主要用于填補電池內(nèi)部由于組件之間的尺寸和材質(zhì)差異而產(chǎn)生的空隙,提高電池的壓縮性和安全性能。具體來說,鋰電池底墊片的功能主要包括密封作用、隔離作用、固定作用、減震作用。

膠帶 (tape):是一種在鋰電池電芯的中間生產(chǎn)過程(如卷繞/層壓、外殼焊接和密封等)中廣泛使用的壓敏膠帶。其主要作用是絕緣、固定鋰電池組件,并保護電池內(nèi)部的各個部分。

中心柱 (center pin):是鋰電池內(nèi)部的一個重要組成部分,位于電池的中心位置,用于連接電池的正負極,并作為電流傳輸?shù)耐ǖ?。其主?/span>功能電流傳輸、結(jié)構(gòu)支撐、熱管理。

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