【干货】一文读懂锂离子电池的全貌

  锂离子电池的制作流程与工艺很复杂，此处仅就部分关键工序做简单描述。根据极片装配方式的不同，通常有卷绕和叠片两种工艺路线。

  叠片工艺是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来，组成一个大电芯的制造工艺，其大体工艺流程如下：

  卷绕工艺是将正负极片、隔离膜、正负极耳、保护胶带、终止胶带等物料固定在设备上，设备经过放卷完成电芯制作。

  锂离子电池的常见外形主要有圆柱形和方形，根据壳体材料不同，又有金属外壳和软包外壳等。

  锂离子电池具有单位体积内的包含的能量高、转换效率高、循环寿命长、无记忆效应、无充放电延时、自放电率低、工作时候的温度范围宽和环境友好等优点，因而成为电能的一个比较理想的载体，在所有的领域得到普遍的应用。

  一般而言，我们在使用锂离子电池的时候，会关注一些技术指标，作为衡量其性能“优劣”的重要的因素。那么，哪些指标是我们应该在使用的时候，应该予以关切呢？

  这是大家比较关心的一个参数。智能手机早已普及，我们在使用智能手机的时候，最为担心的就是电量不充足，需要频繁充电，有时还找不到地方充电。早期的功能机，正常使用情况下，满充的电池可以待机3~5天，一些产品还可以待机7天以上。可是到了智能机时代，待机时间就显得惨不忍睹了。这里面很重要的一个原因，就是手机的功耗慢慢的变大，而电池的容量却没有同比例的增长。

  容量的单位一般为“mAh”（毫安时）或“Ah”（安时），在使用时又有额定容量和实际容量的区别。额定容量是指满充的锂离子电池在实验室条件下（比较理想的温湿度环境），以某一特定的放电倍率（C-rate）放电到截止电压时，所可提供的总的电量。实际容量一般都不等于额定容量，它与温度、湿度、充放电倍率等直接相关。正常的情况下，实际容量比额定容量偏小一些，有时甚至比额定容量小很多，比如北方的冬季，如果在室外使用电子设备，电池容量会迅速下降。

  能量密度，指的是单位体积或单位重量的电池，能够存储和释放的电量，其单位有两种：Wh/kg，Wh/L，分别代表重量比能量和体积比能量。这里的电量，是上面提到的容量（Ah）与工作电压（V）的积分。在应用的时候，能量密度这个指标比容量更具有指导性意义。

  基于当前的锂离子电池技术，能达到的单位体积内的包含的能量水平大约在100~200Wh/kg，这一数值还是比较低的，在许多场合都成为锂离子电池应用的瓶颈。这一问题同样出现在电动汽车领域，在体积和重量都受到严格限制的情况下，电池的单位体积内的包含的能量决定了电动汽车的单次最大行驶里程，于是出现了“里程焦虑症”这一特有的名词。如果要使得电动汽车的单次行驶里程达到500公里（与传统燃油车相当），电池单体的单位体积内的包含的能量一定要达到300Wh/kg以上。

  锂离子电池单位体积内的包含的能量的提升，是一个缓慢的过程，远低于集成电路产业的摩尔定律，这就造成了电子科技类产品的性能提升与电池的单位体积内的包含的能量提升之间有一个剪刀差，并且跟着时间不断扩大。

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