一、电芯原理
锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭
电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。其反应示意图及基本反应式
如下所示：

二、电芯的构造

电芯的正极是 LiCoO2 加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合

剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。

根据上述的反应机理，正极采用 LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中 LiCoO2 本是一种层结构很稳定的

晶型，但当从

LiCoO2 拿走 XLi 后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于 X 的大小。通过研究发

现当

X>0.5 时 Li1-XCoO2 的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。

所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制

Li1-XCoO2 中的 X 值，一般充电电压不大于 4.2V 那

么

X 小于 0.5 ，这时 Li1-XCoO2 的晶型仍是稳定的。负极 C6 其本身有自己的特点，当第一次化成后，正

极

LiCoO2 中的 Li 被充到负极 C6 中，当放电时 Li 回到正极 LiCoO2 中，但化成之后必须有一部分 Li 留

在负极

C6 中，心以保证下次充放电 Li 的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分 Li 留在负

极

C6 中，一般通过限制放电下限电压来实现。所以锂电芯的安全充电上限电压≤4 .2V，放电下限电压

≥2.5V。

三、电芯的安全性

电芯的安全性与电芯的设计、材料及生产工艺生产过程的控制等因素密切相关。在电芯的充放电过程中，

正负极材料的电极电位均处于动态变化中，随着充电电压的增高，正极材料（

LixCoO2）电位不断上升，

嵌锂的负极材料（

LixC6）电位首先下降，然后出现一个较长的电位平台，当充电电压过高（ >4.2V）

或由于负极活性材料面密度相对于正极材料面密度

(C/A)比值不足时,负极材料过度嵌锂，负极电位则迅速

下降，使金属锂析出

(正常情况下则不会有金属锂的的析出)，这样会对电芯的性能及安全性构成极大的威

胁。电位变化见下图：

在材料已定的情况下，C/A 太大，则会出现上述结果。相反，C/A 太小，容量低，平台低，循环特性差。

这样，在生产加工中如何保证设计好的

C/A 比成了生产加工中的关键。所以在生产中应就以下几个方面进

行控制：

1.负极材料的处理
1)将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行彻底分离，避免了局部电化学反应过度激烈而产生负反应的

情况，提高了电芯的安全性。

2）提高材料表面孔隙率，这样可以提高 10%以上的容量，同时在 C/A 比不变的情况下，安全性大大

提高。处理的结果使负极材料表面与电解液有了更好的相容性，促进了

SEI 膜的形成及稳定上。

2.制浆工艺的控制
1)制浆过程采用先进的工艺方法及特殊的化学试剂，使正负极浆料各组之间的表面张力降到了最低。提

高了各组之间的相容性，阻止了材料在搅拌过程

“团聚”的现象。

2)涂布时基材料与喷头的间隙应控制在 0.2mm 以下，这样涂出的极板表面光滑无颗粒、凹陷、划痕等

缺陷。

3)浆料应储存 6 小时以上，浆料粘度保持稳定，浆料内部无自聚成团现象。均匀的浆料保证了正负极在

基材上分布的均匀性，从而提高了电芯的一致性、安全性。