ART动力锂电池基础知识内部培训.ppt

1,动力锂电池知识培训 (内部资料),美思锂电技术部 2011-10-9,2,接上一个PPT 四、锂离子电池性能指标（以软包电池为例）,7、电池自放电率,n 电池自放电率又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影响。是衡量电池性能的重要参数。 注：电池100%充满电开路搁置后，一定程度的自放电属于正常现象。在GB标准规定锂电池充电后在202条件下开路搁置28天，可允许电池有的容量损失。,3,四、锂离子电池性能指标（以软包电池为例）,8、电池放电平台,n 电池放电平台是指在电池任何倍率的电流下恒压充到电压为4.2V，并且充电电流小于0.01C时停止充电即充满电后，然后搁置10分钟，在任何倍率的放电电流下放电至3.6V时的放电时间。 n 因一般使用锂离子电池的用电器的工作电压都要求在3.6V以上，如果低于这个值，则会出现无法工作的情况。所以放电平台是衡量电池性能好坏的重要标准之一。,4,四、锂离子电池性能指标（以软包电池为例）,9、电池循环寿命,在一定的充放电制度下，电池容量降到规定值时，电池所经受的循环次数。行业中也称为循环。 说明：规定值：指大于初始容量的60%。,5,四、锂离子电池性能指标（以软包电池为例）,6,四、锂离子电池性能指标（以软包电池为例）,讨论：影响锂离子电池循环寿命的因素,1）充放电制度 2）活性物质的结构稳定性 3）电解液量的多少 4）生产中极片的厚度均匀性 5）电池本身结构,7,四、锂离子电池性能指标,讨论：什么是电池过充，电池过充带来的后果，如何避免？,理论上，Li-ion电池在一定倍率的恒流恒压下充电，当充电转换为恒压4.02V充电后，充电电路中电流为0.01C时，恒压充电的状态仍在进行，即被视为过充。 过充可能导致漏液、变形、起火、在恒压失效后随着充电的加深电压达到一定程度(一般限值为6.0V)会引起爆炸，是损害电池性能的主要原因之一。 在电池外部加PCB板保护，或在充电器中设置保护线路和/或时限装置（即充电限2.5小时)来防止电池过充可以达到防止和保护的作用。,8,四、锂离子电池性能指标,讨论：什么是电池过放，电池过放带来的后果，如何避免？,n 电池在一定倍率下恒流放电，当电池电压达到2.75V时，放电状态仍在继续，即为过放。 n 过放可能导致漏液、零电压以及负电压，是损害电池性能的主要原因之一。 n 在电池外部加PCB板或在充电器中设计保护线路和/或时限装置来防止过放。,9,四、锂离子电池性能指标,讨论：电池短路，造成电池短路的因素，电池短路带来的后果，如何避免？,1） 外部导体直接连接电池的正负极； 2） 组装时电池外部冲击力导致内部（微）短路； 3） 内部结构存在不良（如极粉刺刺破隔膜后正负极相接） 如果电池外部接触到任何金属导体都有可能导致外部短路。Li-ion电池外部短路时可能导致外壳变形、漏液、起火，甚至爆炸。因为内部电解液温度上升，从而引起内部气压上升，内压升高会冲破电池的安全阀，如果安全阀失效就会导致爆炸。 所以一定要注意不要将已充电的电池放在装有硬币或钥匙串的口袋里。另避免外部冲击（如：点焊镍带、锡焊等），因为外部的冲击力会导致电池变形，甚至内部电极短路。注：点焊时焊针之间的距离一定要保持在5-8mm，另应在电池的底部点焊，禁止在正面和侧面点焊。,10,五、锂离子电池制作流程（以软包电池为例）,11,五、锂离子电池制作流程（以软包电池为例）,检验,检验,检验,配料,制浆,涂布,分切,涂布,12,五、锂离子电池制作流程（以软包电池为例）,13,五、锂离子电池制作流程（以软包电池为例）,14,五、锂离子电池制作流程（以软包电池为例）,15,五、锂离子电池制作流程（以软包电池为例）,16,六、锂离子电池安全认证,国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准： GB（国家标准）; UL（Underwriter Laboratory)美国安全认证机构; CE（COMMUNATE EUROPIEA欧共体的缩写）。表示该商品符合安全、卫生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令的要求。证实该产品已通过了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，是该产品被允许进入欧盟市场销售的“通行证”; 企业内部的认证标准，一旦通过各个企业的内部标准，表明具有向该企业供货的能力，并基本达成供货意向。如：MOTOROLA、DESAY(德赛）。,17,六、锂离子电池安全测试,讨论：锂电池的安全特性是如何实现的？,为了确保Li-ion安全可靠的使用，人们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计，以达到电池安全考核指标。 1） 各种环境滥用测试 进行各项滥用实验，如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等，考察电池的安全性能。同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验，考察电池在实际使用环境下的性能情况。隔膜135自动关断保护,18,六、锂离子电池安全测试,电池满充电后，用电阻小于50 m的导体将正负极短路。,外短路,19,六、锂离子电池安全测试,电池在3C倍率、5V电压条件下过充电，电池不爆炸、不起火,过充电：,20,六、锂离子电池安全测试,将充满电电池固定在安全装置的夹具上，用直径2.5mm的钢钉用力打下，使电池完全穿透。,针刺：,电池不起火，不爆炸,21,六、锂离子电池安全测试,电池满充电后，放入温箱以5 /min的速率升温至150，保温30min 。,电池鼓胀、发热， 不起火、不爆炸。,热冲击,22,六、锂离子电池安全测试,跌落测试仪,挤压装置,电池安全性能,23,六、锂离子电池安全测试,震动测试仪,碰撞测试仪,电池安全性能,24,六、锂离子电池安全特性,讨论：锂电池的安全特性是如何实现的？,2）采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120的情况下，PE复合膜两侧的膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升温减缓，电池升温达到135时，PP膜孔闭合，电池内部断路，电池不再升温，确保电池安全可靠。 3）向电解液中加入添加剂 在电池过充，电池电压高于4.2V的条件下，电解液添加剂与电解液中其他物质聚合，电池内阻大幅增加，电池内部形成大面积断路，电池不再升温。,25,七、锂离子电池优缺点,锂离子电池具有以下优点： 1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V； 2）比能量大。目前锂离子电池能达到的实际比能量为110-137W.h/kg和240-269W.h/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH），随着技术发展，比能量可高达150W.h/kg和400W.h/L 3）循环寿命长。一般均可达到500次以上，甚至5000次。 4）安全性能好，无公害，无记忆效应。锂离子电池中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素；Ni-Cd电池生产中因采用（如烧结式）工艺存在 “记忆效应”， 5）自放电小。室温下充满电的锂离子电池储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。,26,七、锂离子电池优缺点,锂离子电池也存在以下一些缺点： 1）电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高（Co的资源较少），电解质体系提纯困难。 2）需要保护线路控制。 A、 过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；因电池在充电过程中电压会不断上升，故必须在4.1V-