Особенности конструкции и технологии литиевых аккумуляторов

Справочная информация > Литиевые аккумуляторы - основная информация >

Особенности конструкции и технологии литиевых аккумуляторов

Конструкция и технология изготовления литиевых аккумуляторов очень близки к конструкции и технологии изготовления первичных литиевых элементов [2.6.2]. Подавляющее большинство литий-ионных аккумуляторов выпускают в призматических вариантах, поскольку главное назначение таких аккумуляторов — обеспечение работы сотовых телефонов и ноутбуков. Как правило, конструкции таких аккумуляторов не унифицированы и большинство фирм-производителей сотовых телефонов и других устройств не допускают использование в них аккумуляторов других фирм. В то же время, достаточно велик объем производства дисковых и цилиндрических литиевых и (особенно) литий-ионных аккумуляторов.

Как литиевые, так и литий-ионные аккумуляторы выпускают и рулонной и бобинной конструкции в зависимости от требуемой мощности. Отрицательный электрод литиевого аккумулятора не отличается от анода литиевого первичного источника тока. Такие электроды изготавливают из тонких литиевых листов (лент), напрессованных (или накатанных) на токоотводы из сеток или пластин из меди, нержавеющей стали или никеля.

Отрицательные электроды литий-ионных аккумуляторов изготавливают намазкой или напрессовкои активной массы, состоящей из углеродного материала (например, МСМВ) и связующего, чаще всего поливинилиденфторида, растворенного в N-метилпирролидоне. В некоторых случаях в состав активной массы отрицательного электрода вводят добавки сажи, назначение которой состоит не в увеличении электропроводности, а в улучшении пластичных свойств активной массы и повышении буферной емкости электрода по электролиту.

Положительные электроды литиевых и литий-ионных аккумуляторов, так же как и положительные электроды первичных элементов, изготавливают напрессовыванием, намазкой или иным способом нанесения активной массы на токоотводы из сеток (тканых или просечных), решеток, сплошных или пористых пластин и т.п. Активная масса положительных электродов представляет собой смесь активного вещества, электропроводной добавки и связующего. В качестве электропроводных добавок используются почти исключительно углеродные материалы — сажа, графит, углеродные волокна и т.п. Связующим в большинстве случаев служат фторированные полимеры. Содержание каждой добавки в активной массе колеблется от 3 до 15 %.

Разноименные электроды в литиевых и литий-ионных аккумуляторах разделяются сепаратором из пористого полипропилена, в частности из материала Celgard.

Конструкция литий-ионных и других литиевых аккумуляторов, как и конструкция всех первичных источников тока с литиевым анодом, отличается абсолютной герметичностью. Требование абсолютной герметичности определяется как недопустимостью вытекания жидкого электролита (вредно воздействующего на аппаратуру), так и недопустимостью попадания в аккумулятор кислорода и паров воды из воздуха; кислород и пары воды взаимодействуют с материалами электродов и электролита и полностью выводят аккумулятор из строя.

Технологические операции по изготовлению электродов и других деталей, а также сборку аккумуляторов проводят в специальных сухих комнатах или в герметичных боксах в атмосфере чистого аргона. При сборке аккумуляторов используют сложные современные технологии сварки, сложные конструкции гермовыводов и т.п.

Литий-ионные аккумуляторы изготавливают (собирают), как правило, в разряженном состоянии, т.е. отрицательным электродом служит чистый углеродный материал, а положительный электрод изготовлен из литированных оксидов кобальта или никеля или из литий-марганцевой шпинели. Это связано с тем, что литерованные оксиды кобальта и никеля, как и литий-марганцевые шпинели, гораздо более стойки к атмосферному воздействию, чем дотированные углеродные материалы, которые довольно энергично взаимодействуют с кислородом и влагой воздуха.

Литий-полимерные аккумуляторы, т.е. аккумуляторы с полимерным электролитом, выпускают, как правило, в виде тонких плоских эластичных изделий, имеющих вместо металлического корпуса пластиковую оболочку.