鈷酸鋰具有層狀結(jié)構(gòu),理論容量為274mAh/g,實(shí)際應(yīng)用中可達(dá)140mAh/g以上,工作電壓高達(dá)3.6-3.7V,能夠顯著提高電池的能量密度。三元材料則通過調(diào)整鎳、鈷、錳的比例,在容量、電壓、循環(huán)壽命和安全性之間取得平衡,例如NCM523(Ni:Co:Mn=5:2:3)的容量可達(dá)160-180mAh/g,工作電壓與鈷酸鋰相當(dāng),且成本低于鈷酸鋰,逐漸成為中扣式鋰電池的優(yōu)先正極材料。負(fù)極材料方面,金屬鋰憑借其優(yōu)異的電化學(xué)性能,一直是扣式鋰電池的主流選擇。但金屬鋰在循環(huán)過程中容易形成枝晶,可能刺穿隔膜導(dǎo)致短路,存在安全隱患,同時(shí)也會(huì)降低電池的循環(huán)壽命。具有高能量密度,能在較小體積內(nèi)儲(chǔ)存更多電能。南通CR2032扣式鋰電池

扣式鋰電池的重心是鋰參與的氧化還原反應(yīng)。根據(jù)其是否為可充電,分為兩大類:一次電池(不可充電): 以鋰為負(fù)極,不同的材料為正極。例如:鋰-二氧化錳電池: 反應(yīng)為 Li + MnO? → LiMnO?。額定電壓3.0V。鋰-氟化碳電池: 反應(yīng)為 nLi + (CF?)? → nC + nLiF。額定電壓3.0V,以其極高的能量密度和穩(wěn)定性著稱。鋰-亞硫酰氯電池: 具有比較高的能量密度和電壓(3.6V),適用于極端環(huán)境和超長壽命需求。二次電池(可充電): 通常采用“搖椅式”原理,鋰離子在正負(fù)極之間來回嵌入和脫出。正極: 常用鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。負(fù)極: 早期為鋰金屬,但因安全性問題,現(xiàn)多采用石墨或硅碳復(fù)合材料。CR2430-扣式鋰電池批量定制自放電率低,長期存放后仍能保持較高電量。

90 年代,鋰離子蓄電池技術(shù)取得突破,索尼公司于 1991 年商業(yè)化鋰離子電池后,扣式鋰離子蓄電池(LIR 系列)隨之研發(fā)成功,填補(bǔ)了微型二次電池的市場空白,為可穿戴設(shè)備的發(fā)展提供了能源支持。進(jìn)入 21 世紀(jì)后,扣式鋰電池朝著 “更小體積、更高容量、更安全” 的方向發(fā)展。一方面,通過改進(jìn)電極材料(如采用納米級(jí)二氧化錳、高導(dǎo)電性石墨)和優(yōu)化電解液配方,能量密度持續(xù)提升,例如 CR2032 電池的容量從早期的 200mAh 提升至現(xiàn)在的 240-280mAh;另一方面,安全設(shè)計(jì)不斷升級(jí),如采用防爆閥、防漏液密封結(jié)構(gòu),降低電池漏液和風(fēng)險(xiǎn)。如今,扣式鋰電池已形成完整的產(chǎn)品體系,成為微型電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
正極是扣式鋰原電池的重心反應(yīng)區(qū)之一,主要由活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按一定比例混合制成。以 CR 系列電池為例,活性物質(zhì)為電解二氧化錳(EMD),占正極材料的 85%-90%,其作用是在放電過程中接受電子,發(fā)生還原反應(yīng)(MnO? + Li? + e? → LiMnO?);導(dǎo)電劑通常為乙炔黑或炭黑,占比 5%-10%,用于提升正極的導(dǎo)電性,減少電子傳輸阻力;粘結(jié)劑為聚四氟乙烯(PTFE)或羧甲基纖維素鈉(CMC),占比 1%-3%,用于將活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑粘結(jié)成整體,確保正極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。正極通常制成圓形薄片,緊貼外殼正極蓋,通過外殼實(shí)現(xiàn)電流輸出。表面激光刻印型號(hào)參數(shù),便于快速識(shí)別規(guī)格,簡化庫存管理流程。

鋰離子扣式電池采用有機(jī)電解液,有效解決了這些問題。有機(jī)電解液通常由碳酸酯類溶劑(如碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC)混合而成,具有較高的介電常數(shù)和良好的鋰離子導(dǎo)電性。鋰鹽的選擇也從早期的高氯酸鋰(LiClO?)逐漸過渡到六氟磷酸鋰(LiPF?),后者具有更好的穩(wěn)定性和電化學(xué)性能,但對(duì)水分敏感,需要在干燥環(huán)境下制備和使用。近年來,新型鋰鹽如雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)因其優(yōu)異的低溫性能和穩(wěn)定性,開始在扣式鋰電池中試用,有望進(jìn)一步提升電池的高低溫適應(yīng)性。出廠前經(jīng)過嚴(yán)格分容篩選,同批次電池容量偏差控制在±5%以內(nèi)。常州CR2430扣式鋰電池
容量范圍從幾十到數(shù)百毫安時(shí),滿足不同設(shè)備需求。南通CR2032扣式鋰電池
扣式鋰電池的發(fā)展歷程與材料體系的創(chuàng)新密不可分,每一次材料的突破都推動(dòng)了電池性能的明顯提升。從早期的鋅錳扣式電池到如今的鋰離子扣式電池,材料的選擇和優(yōu)化始終是技術(shù)進(jìn)步的重心驅(qū)動(dòng)力。早期的扣式電池以鋅錳體系為主,正極采用二氧化錳,負(fù)極使用鋅粉,電解液為氯化銨或氯化鋅的水溶液。這種電池成本低廉,但能量密度低,放電電壓不穩(wěn)定,且存在漏液問題,逐漸無法滿足電子設(shè)備對(duì)微型能源的高性能需求。隨著鋰離子電池技術(shù)的興起,扣式鋰電池開始采用新型材料體系,性能得到質(zhì)的飛躍。南通CR2032扣式鋰電池