1、 鋰電池製程鋰電池製程製作:4A317029 蘇棓源 4A317020 翁晨凱 目錄目錄l認識鋰電池認識鋰電池l早期研發早期研發l鋰離子電池的原理鋰離子電池的原理l鋰電池的生產要素鋰電池的生產要素l各種鋰離子電池的優劣各種鋰離子電池的優劣一.認識鋰電池鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰電池是一種將化學能轉換成電能的裝置，因具有可攜性、可視需要組合、高能量密度以及無排放噪音與廢氣的優點，所以在許多的領域受到普遍的應用，從微小的手表電池到汽車電池都使用到鋰電池。由於鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應
2、用。隨著二十世紀末微電子技術的發展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規模的實用階段。二.早期研發最早得以應用於心臟起搏器中。鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩。使得起植入人體的搏器能夠長期運作而不用重新充電。二氧化錳電池，就廣泛用於計算機，計算器，數位相機、手錶中。為了開發出性能更優異的品種，人們對各種材料進行了研究。從而製造出前所未有的產品。比如，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫醯氯電池就非常有特點。它們的正極活性物質同時也是電解液的溶劑。1992年Sony成功開發鋰離子電池。它的實用化，使人們的行動電話、筆記本電腦等攜帶型電子設備重量和體積大大減小。使用時間大大延長。
3、由於鋰離子電池中不含有重金屬鎘，與鎳鎘電池相比，大大減少了對環境的污染。三.三.鋰離子電池的原理鋰離子電池的原理 l構成鋰電池的四個主要部分為：l電極（正極與負極）l電解液l隔離膜及l罐體l電解液（電解液（electrolyte）：在陰陽極發生了氧化還原反應後，電子透過外部線路傳遞而產生電流，在內部帶電離子則是透過電解液electrolyte在陰陽極之間傳遞。l隔離膜（隔離膜（separation film）：隔離膜是放置於兩極之間，作為隔離電極的裝置，藉以避免兩極上的活性物質直接接觸而造成電池內部的短路。但隔離膜仍需能讓帶電離子通過，以形成通路。l罐體（罐體（shell）：電池的外殼，主要用
4、以保護內部結構，所以需要有良好的機械結構、耐熱、耐震動及耐腐蝕等性能，常見的罐體造型有圓筒型、方型、鈕扣型等，罐體材料則以鋁罐及鋼罐為主，其中又以鋁罐為最佳選擇。l電極電極(electrode)：電極是由活性物質與導電極板所構成，所謂活性物質是指在導電極板上可進行氧化還原的物質。電池的電極是將化學能轉換成電能的所在，而依其所發生的氧化或還原反應又有負極（）與正極（）之分。四.鋰電池的生產要素l技術要求技術要求：鋰離子電池的技術困難度遠高於其他電池，其專業及技術領域包括1.材料配方的技術材料配方的技術：主要是開發高性能且低成本的正、負極材料等，並達到配方的最佳化條件。2.開發設計的技術開發設計的
5、技術:有研發各種電池規格的能力。3.極板製程的技術極板製程的技術:提昇電池良率及降低生產成本的主要技術。4.電池封裝的技術電池封裝的技術:影響電池性能及安全性的主要因素。5.活化測試的技術活化測試的技術:新電池的活化使電池的品質達到最佳化，完成後的經測試流程再將電池分級。6.安全儲存的技術安全儲存的技術：存放處所的環境要求及設計，關係到保存年限及安全問題。五.各種鋰離子電池的優劣l正極材料的選擇決定了電池的容量、安全性和老化特性。其中鈷特別提供了極佳的容量和老化特性，但與其他的材料相比，鈷的安全性就差了些。l鋰鎳鈷電池鋰鎳鈷電池鋰鎳鈷電池是鋰鎳電池和鋰鈷電池的固溶體（綜合體），兼具鋰鎳和鋰鈷的
6、優點，一度被產業界認為是最有可能取代鋰鈷電池的新正極材料，但鈷正極電池在放電的過程中往往會形金屬鋰。因為金屬鋰具有易燃的特性，如果安全措施失效時，金屬鋰往往引發燃燒，所以安全性還是無法有更大突破。因此，全球相關業者的主要發展集中在基於錳或磷酸鐵的正極：LiNiO2（鋰鎳電池）、LiNi0.8Co0.2O2（鋰鎳鈷電池）、LiMn2O4（鋰錳電池）、（鋰鎳鈷錳電池）和LFP（磷酸鋰鐵電池）以提昇其安全性，但提高安全性的代價是電池容量略有下降，且使電池的老化速度加快。l鋰錳電池鋰錳電池鋰錳電池的成本低且安全性比鋰鈷好很多，但循環壽命欠佳，且高溫環境的循環壽命更差，高溫時甚至會出現錳離子溶出的現象，
7、高溫造成自放電嚴重，以致儲能特性差。l鋰鎳電池鋰鎳電池鋰鎳電池的成本較低且電容量較高，不過，製作過程困難且材料性能的一致性和再現性差，最嚴重的是依然有安全性問題。l磷酸鋰鐵電池磷酸鋰鐵電池磷酸鋰鐵電池則同時擁有鋰鈷、鋰鎳和鋰錳的主要優點，但不含鈷等貴重元素，原料價格低且磷、鋰、鐵存在於地球的資源含量豐富，不會有供料問題，而且，工作電壓適中（3.2V）、電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環壽命長，在高溫與高熱環境下的穩定性高，是目前產業界認為較符合環保、安全和高性能要求要求的鋰離子電池。不過，磷酸鋰鐵LFP電池的正極材料一直有專利問題存在，目前主要的3種技術和化合物分別由全球3家業者掌握，包括源自美國德州大學的LiFePO4，以及另外兩種Nanophosphate和NanoCocystallineOlivine（NCO）。影片欣賞影片欣賞lhttps:/
