锂离子软包电芯内部叠层如何工作
锂离子软包电芯把能量储存在一层层薄片里,密封在铝塑膜袋中。用下面的按钮看进内部,跟着搬运电荷的锂离子与电子走一遍。
锂离子软包电芯把能量储存在一层层薄片里,密封在铝塑膜袋中。用下面的按钮看进内部,跟着搬运电荷的锂离子与电子走一遍。
软包电芯是锂离子电池常见的一种形态。它不用刚性的圆柱或方形金属壳,而是把叠层封在薄而可弯曲的铝塑膜袋里,只留两个金属极耳作接线端。扁平而轻的外形,很适合手机、平板和薄型电池包。
从外面看,软包电芯不过是一个密封的银色袋子。真正储存与搬运电荷的东西——一层层电极、隔膜、电解液——都藏在内层,剖开它才能看清这样薄的封装如何装下这么多的能量。
充好电的电芯里,锂离子嵌在灰色的石墨负极中。叠层把正负极贴得很近,离子要走的距离很短,因此电芯能输出较大的电流。
接通外部电路后,锂以正离子形式离开石墨负极。与此同时,电子从负极释放出来,经金属集流体和负极极耳流出。
锂离子穿过液态电解液,透过多孔的隔膜。隔膜让离子通过,却挡住电子,迫使电子只能绕外部电路走一圈。
离子到达蓝色的锂金属氧化物正极,嵌入其结构之中;绕外部电路走了一圈的电子也回到这里,与离子重新会合,完成反应。
电子从负极极耳流出、经过负载、再回到正极极耳,这股电子的流动就是电芯提供的电流。充电时,整个过程反向进行。
在于它的外壳。它不用刚性金属壳,而是把叠层封在一层薄而可弯曲的铝塑膜软包里。这样电芯更轻,也能做成扁平的形状,正好塞进手机、平板和电池包。
每一组“正极—隔膜—负极”就是一片薄电池,极片面积决定了它能输出多大的电流。把很多片叠起来或卷起来,就能在很小的体积里塞进很大的反应面积。
液态电解液浸润每一层,并在两极之间搬运锂离子。没有它,离子就无法穿过隔膜,电芯也就无法工作。
它是安全屏障。它允许锂离子通过,却必须挡住电子,同时还让两块电极不能相碰——隔膜一旦失效,就会造成短路。
因为铝塑膜软包是可弯曲的,电芯老化时会鼓胀,需要在电池包中被适度加压固定;而刚性金属壳自身就能保持形状。