1. & 2. Формулирование электрода: Основа

• Катод:   Оксид кобальта (LiCoO) ₂), Литиевый железный фосфат (LiFePO) ₄), или аналогичные активные материалы, смешанные с проводящими добавками (например, ацетиленовым черным), связывающими веществами (PVDF) и покрытые коллектором тока из алюминиевой фольги.

• Анод:   В основном графит, смешанный с проводящими добавками (ацетиленовый черный), связывающими веществами (PVDF) и покрытый на колектор тока медной фольги.

3. Текущий коллектор & Дизайн покрытия: текущие пути

Металлические фольги несут покрытия активного материала с конкретными параметрами:

4. Проект избытка анода: буфер для безопасности

Во время первоначальной зарядки на аноде образуется межфазный слой твердого электролита (SEI), постоянно потребляя ионы лития. Таким образом, конструкционная мощность анода должна превышать мощность катода, чтобы обеспечить достаточное количество лития для цикла.

5. Проектирование потенциала: цели и Обеспечение

• Номинальная емкость:   Необходимая мощность (рабочий ток × рабочее время).

• Проектная мощность:   Обычно на 10% ~ 20% выше номинальной мощности для обеспечения надежности и срока службы. Рассчитано как:
  Проектная емкость (Ах) = плотность площади покрытия × соотношение активного материала × специфическая емкость активного материала (мАх/г) × площадь покрытого электрода

• Маржа дизайна:   Учет вариаций производства, обеспечивая, чтобы мощность партии соответствовала спецификациям.

6. & 7. Электролит: Ионное шоссе

• Выбор типа:   Соответствует потребностям приложения:
  Высокотемпературный, Стандартный, Низкая стоимость, Высокое напряжение, Низкая температура, Высокая скорость.

• Компоненты электролита:

  • Литиевая соль (например, LiPF) ₆):   Обеспечивает литий-ионы.

  • Растворитель (например, смесь EC/DMC):   Растворяет соль и транспортирует ионы.

  • Добавки:   Повышение производительности (например, образование SEI, огнестойкость, проводимость).

• Ключевые параметры:   Ионическая проводность, термическая/химическая стабильность, диапазон рабочих температур.

8. Сепаратор: критический барьер

Предотвращает короткое замыкание, позволяя ионный поток между электродами:

• Материалы:   Микропористые мембраны — однослойный ПЭ (полиэтилен), двухслойный ПП/ПЭ (полипропилен/полиэтилен) или трохслойный ПП/ПЭ/ПП.

• Толщина:   Общие варианты: 25 мкм, 35 мкм, 40 мкм (балансирует безопасность и ионную проводность).

9. Инкапсуляция: алюминиевый ламинат

Защищает клетки мешка:

• Толщина:   88 мкм, 113 мкм, 122 мкм или 153 мкм.

• Структура:   Три основных слоя связаны клеем:
  Внешний: Найлон (защита от барьера)
  Средний: Алюминиевая фольга (барьер влаги/кислорода)
  Внутренний: CPP (литый полипропилен; теплоуплотнительный слой).

Вывод:   Проектирование литий-ионной ячейки - это симфония точности - от формулирования электродов и инженерии коллектора тока до марж мощности, оптимизации электролита, выбора сепаратора и окончательной инкапсуляции. Каждый шаг критически влияет на производительность, безопасность и долговечность. Освоение этих принципов открывает потенциал для эффективного и надежного хранения энергии.

Проектный поток:
Формулирование электрода → Текущий коллектор/конструкция покрытия → Избыток анода → Проектирование мощностей → Выбор электролита → Выбор сепаратора → Ламинатная инкапсуляция