锂离子电池的4大要素

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最近大型家电企业争相推出杆式无线吸尘器。因其极其轻盈，即使儿童也能使用，吸入能力极强，深受人们喜爱。锂电池在这种无线吸尘器的面市上做出了积极的贡献。相比其他电池，锂电池的轻盈、极高的能量密度可实现高容量、高效率，正被应用于小型家电、IT设备、电动工具、ESS、电动汽车。现在我们来深入了解锂电池。

​三星SDI的锂电池

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锂电池的4大组成要素 - 正极、负极、电解液、隔膜

锂电池大体可分为4个组成要素，这4大要素就是正极、负极、电解液、隔膜，是电池中不可或缺的存在，缺少其一，则电池无法发挥作用。 

锂电池的4大要素

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▶ “正极”决定锂电池的容量和电压

“锂离子”电池是通过锂的化学反应产生电的电池。因此，锂必须进入，其进入的空间就是“正极”。 但是锂在元素状态下，反应不稳定，所以正极使用的是锂和氧结合而成的锂氧化物。 像锂氧化物一样在正极中与电池的电极反应相关的物质被称为“正极活性物质”。即， 锂电池的正极中将锂氧化物作为正极活性物质使用。 

我们来详细了解一下正极，连接正极框架的薄薄的铝箔上涂覆了由正极活性物质、导电体和粘合剂混合而成的合剂。正极活性物质是包含锂离子的物质，放入导电体是为了提高锂氧化物的导电性，而粘合剂起到帮助铝箔上的正极活性物质和导电体进行有效固定的粘贴作用。

按照上述方法制成正极在决定电池特性上会发挥重要作用，所使用的正极活性物质会决定电池的容量和电压。所含的锂越多，则容量越大，而负极和正极的电位差越多，电压越大。一般而言， 负极的种类不同，电位的差异将不大，相反，则正极相对差异较大，所以正极在决定电池电压上发挥重要作用。

▶ “负极”令电子流向导线

负极的结构与正极相同，也是采用在负极铜箔上涂覆负极活性物质的方式。负极活性物质的作用是对正极放出的锂离子进行可逆性吸收/放出，并通过外部电路流出电子。

当电池处于充电状态时，锂离子存在于负极而非正极，此时，正极和负极通过导线(放电)，锂离子自动通过电解液再次移动至正极，锂离子和分离的电子沿着导线移动，并产生电。

负极是在铜箔上涂覆负极活性物质、导电体和粘合剂，负极多使用拥有大部分稳定结构的石墨(Graphite)。负极活性物质所需条件诸多，如结构稳定、电子化学反应性极低、可保存较多的锂离子等，石墨是兼顾这些条件及价格的材料。

▶ “电解液”令离子移动

前面说明正极和负极时，曾讲过锂离子通过电解液移动，电子通过导线移动。离子通过电解液移动，电子通过导线移动是使用电池中电的最重要的一点。如果电子通过电解液而非导线移动的话，不但无法使用电，安全性也会受到威胁。

电解液就是履行这一功能的组成要素，它是令锂离子可以在正极和负极之间移动的媒介物。电解液使用离子导电率较高的物质，确保锂离子可以顺利移动。

▶ “隔膜”是正极和负极的隔离墙

如果说正极和负极决定电池的基本性能，那么电解液和隔膜则是决定电池安全性的组成要素。​

隔膜承担防止正极和负极接触的物理阻隔作用。隔膜不但要防止电子通过电解液直接流动，还要保证令所需的离子通过其内部细微的孔隙进行移动。即，需同时满足物理条件和电子化学条件。目前常用的隔膜是类似聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)的合成树脂。

到此为止，我们已经了解了决定电池性能的4大要素。三星SDI为了增强电池性能，强化新材料研究开发；提升现有材料的性能；在核心技术方面进行不间断的研究开发工作。三星SDI引领锂电池的高容量、高效率改革，并将引领为我们的生活带来富足的未来电池产业。