课件：聚合物锂电池特性及安全使用注意事项新版.ppt

1,聚合物锂电池原理、特性及安全使用注意事项,NOV 21th, 2012,McNair New Power Co., Ltd,2,目 录,锂电池认知及原理,锂电池性能特性,锂电池常见问题,锂电池装配注意事项,锂电池安全使用注意事项,3,锂电池认知及原理,4,锂电池认知及原理,1、电池认知： A、电池是一种将电能转换成化学能的一种储能设备。 常见的电池可分为两大类；一类为一次性电池（即用完后不能够再次充电重复利用的电池，常见的有：锌锰电池、碱性电池等），另一类二次性电池（即用完后可通过再次充电后重复使用的电池，常见的有：镍氢电池、镍镉电池、锂电电池等）。 B、电池属于安规部品。 C、电池的使用必须满足一定的内外部条件并提供足够的保护。 D、电池的相关安全认证标准。 UL1642/UL2054 GB18287 IEC61950-1/IEC61950-2 UN .,5,Anode (-),Li Ion Cell,Cathode (+),Separator,Electrolyte,Cell,锂电池认知及原理,2、锂电池原理： 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和脱出，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：,CELL组成部分,6,-,+,Charge: Cathode (+): LiCoO2 Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- Anode (-): nC + xLi+ +xe- LixCn Battery reaction: LiCoO2 + 6C Li1-xCoO2 + LixC6,锂电池认知及原理,充电反应原理及反应式,7,锂电池构造结构图,锂电池认知及原理,8,锂电池性能特性,锂电池认知及原理,9,1、锂电池优缺点： A、优点： a、电压高:单体电池的工作电压高达3.7-3.8V（电芯电压最高可充到4.2V），是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍. b、比能量大:目前能达到的实际比能量为555Wh/kg左右，即材料能达到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH），已接近于其理论值的约88%。 c、循环寿命长：一般均可达到500次以上,甚至1000次以上，磷酸铁锂的可以达到2000次以上。对于小电流放电的电器,电池的使用期限，将倍增电器的竞争力。,锂电池性能特性,10,d、安全性能好：无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。 e、自放电小：室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。 f、可快速充放电：充电30分钟容量可以达到标称容量的80%以上，现在磷铁电池可以达到10分钟充电到标称容量的90%。 g、工作温度范围高：工作温度为-2555C，随着电解液和正极的改进，期望能扩宽到-4070C。,锂电池性能特性,11,B、缺点： a、衰老：与其它充电电池不同，锂离子电池的容量会缓慢衰退，与使用次数无关，而与温度有关。可能的机制是内阻逐渐升高，所以，在工作电流高的电子产品更容易体现。用钛酸锂取代石墨似乎可以延长寿命。 储存温度与容量永久损失速度的关系： 充电电量 储存温度0 储存温度25 储存温度40 储存温度60 4060 2/年 4/年 15/年 25/年 100 6/年 20/年 35/年 80/6月 b、不耐受过充：过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命短及产气造成气鼓。,锂电池性能特性,12,c、不耐受过放：过放电时，电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命及产气造成气鼓。 d、需要多重保护机制：由于错误使用会减少寿命，甚至可能导致爆炸，所以，锂离子电池设计时增加了多种保护机制。 保护电路：防止过充、过放、过载、过热。 排气孔：避免电池内部压强过大。 隔膜特性：有较高的抗穿刺强度，防止内部短路；在电池内部温度过高时 还能融化，阻止锂离子通过，阻滞电池反应，升高内阻(至2k)。,锂电池性能特性,13,2、锂电池的危险性： 锂离子电池在拥有优越的性能的反面，也有几个危险性： A、过充电时锂金属析锂到电极与电极间，产生短路，会有破裂，冒烟，起火的危险。 B、如果过充电的话，电压会上升到4.6Vcell以上，元件达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火的危险。 C、 因为电气容量大内部电阻低，所以外部短絡时通过大的电流，电池内部达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火的危险。 D、因为电解液使用了有机溶剂所以有燃烧的可能性。,锂电池性能特性,14,锂电池性能特性,锂电池常见问题,锂电池认知及原理,15,锂电池常见问题,聚合物锂离子电池生产及使用过程中可能出现的问题： 1、气胀和漏液 2、掉电 3、容量不足 4、无电压/无法充放电 5、外观不良 6、尺寸超标 7、其他,16,锂电池性能特性,锂电池常见问题,锂电池装配注意事项,锂电池认知及原理,17,锂电池装配注意事项,1、电池装配前准备事项： A：所有作业人员要戴好棉手套及静电环；保持台面整洁无任何尖锐物； B：作业台面最好要用绒布铺平整,无任何其它与作业无关的物质； C：在转用时电池摆放整齐有序，不能有堆积与碰撞电池及划伤表面铝塑膜； D：所有焊接电池使用的恒温烙铁温度都必须控制在35010，焊接时间小于5S；,18,锂电池装配注意事项,2、电池检测操作过程中注意事项： A：所有作业员在测试电压、内阻时不能将电池的极耳或引线进行短路； B: 进行剪电池极耳或引线时剪刀不能碰伤电池表面任何地方； C：在电池下拉的时要轻拿轻放，避免对电池造成损伤； D：所有电池在进行焊接PCBA的时要防止烙铁碰到保护板的任何元件或电池表面铝塑膜上；在焊接引线的时烙铁不能烫伤电池引线;电池的正负极不能焊反； E: 在进行电池功能测试时,不能将电池的正负极接反,更不能将电池的正负极短路；,19,锂电池装配注意事项,3、电池与整机组装注意事项: A：全检所有电池外观,在确保电池外观良好的情况下才进行组装； B:电池在进行组装前要将每个电池作好绝缘措施,防止电池在组装过程中发生短路； C:所有电池组装后都要进行确认检查电池表面有无损伤，有无被挤压，有无将电池正负极接反等，确保每个电池组装后的有一定的的空间(3MM以上)； D:电池组装后不能有电池晃动或不固定的现象，电池在整机内不能有接触、靠近产生高温器件或裸露导电引线相接触； E:电池组装周围位置必须平整无尖锐状物品相接触； F:电池组装后非试验品严禁跌落，跌落后电池不能以良品使用； G:整机维修时建议将电池取下，避免因操作不当损伤电池。,20,锂电池性能特性,锂电池常见问题,锂电池装配注意事项,锂电池安全使用注意事项,锂电池认知及原理,21,锂电池安全使用注意事项,1、充电： A、充电电流：充电电流不得超过产品规格书中规定的最大充电电流。使用高于推荐值电流充电将可能引起电芯的充放电性能、机械性能和安全性能的问题，并可能会导致发热或泄漏。 B、充电电压：充电电压不得超过产品规格书中规定的充电电压（4.2V/电芯）。充电电压绝对不能超过产品规格书中规定最高的极限充电电压。充电器的设计应满足这个条件。充电电压高于充电极限电压值时，将可能引起电芯的充放电性能、机械性能和安全性能的问题，可能会导致发热或泄漏并引起安全问题。 C、充电温度：电池必须在产品规格书指定的环境温度范围内进行充电。 D、禁止反向充电：正确连接电池的正负极，严禁反向充电。若电池正负极接反，将无法对电芯进行正常充电。同时，反向充电会降低电芯的充放电性能、安全性，并会导致发热、泄漏。,22,锂电池安全使用注意事项,2、放电： A、放电电流：放电电流不得超过本产品规格书规定的最大放电电流，大电流放电会导致放电芯容量剧减并导致过热等一系列问题。 B、放电温度：电芯必须在产品规格书中指定的环境温度范围内进行放电。 C、过放电：需要注意的是，在电芯长期未使用期间，它可能会用其自放电特性而处于某种过放电状态。为防止过放电的发生，电芯应定期充电，将其电压维持在3.7V/cell至3.99V/cell之间。过放电会导致电芯性能、电池功能的丧失及产气。,23,锂电池安全使用注意事项,3、保护电路模块（PCM）： 电芯/电池包装应配有PCM以正确保护电芯/电池。PCM应具备以下功能以保证安全并防止损坏电芯性能：1）过充电保护；2）过放电保护；3）过流保护，4）短路保护。 A、过充电保护：当电池中任一电芯的电压达到最大充电上限电压时，过充电保护应立刻停止充电。 B、过放电保护：当电池中任一电芯的电压达到最小放电下限电压时，过放电保护应立刻停止放电。 C、过流保护：当电池在充电或者放电过程中，经过电路的电流高于过流保护电流时，过流保护应立刻停止充电或者放电功能。 D、短路保护：当电池在充电或者放电过程中，外部电路发生短路时，短路保护应立刻停止充电或者放电功能。,24,锂电池安全使用注意事项,4、贮存 A、电芯储存温度必须在产品规格书指定的环境底下进行。 长期存储电池（超过3个月） 须置于温度为235、湿度为6520RH。贮存电压为3.7V3.99V，贮存电量为50%70%。 B、电池存储超过六个月后，需对电池进行充放电循环保养，避免电池寿命缩短。 C、当电池存储在主机里，且主机没有硬关机的情况下，需三个月对电池进行充电一次，避免由于主机枆电而造成电池过放，电池寿命缩短。,25,锂电池安全使用注意事项,5、电芯操作注意事项： 由于电芯属于软包装（铝塑膜包装），为保证电芯的性能不受损害，必须小心对电芯进行操作。 A、铝箔包装材料易被尖锐部件刺损，诸如镍片，尖针。 禁止用尖锐部件碰撞电池； 取放电芯时，请修短指甲或戴上手套； 应清洁工作环境，避免有尖锐物体存在！ B、顶侧封边： 顶侧封边非常容易受到损害。 禁止弯折顶侧封边！,26,锂电池安全使用注意事项,C、折边: 折边在电池生产过程中已完成，并通过了密封测试。 禁止打开或破坏折边！,D、极耳: 极片的机械强度并非异常坚固，特别是铝极耳. 禁止多次弯折极耳！,27,锂电池安全使用注意事项,E、机械撞击: 禁止坠落、冲击、弯折、损坏电芯电池！禁止将已用背胶粘在主机上的电池用力拆下！拆下的电池禁止使用！,F、短路: 任何时候禁止有短路！,28,锂电池安全使用注意事项,6、其它安全使用注意事项： A、防止电池包装内产生短路: 引线与电芯之间要有足够的绝缘层以保证绝对安全。外壳内不得有任何短路发生，以防止冒烟或着火。 B、严禁拆卸电芯: a、在任何情况下不得拆卸电芯，拆卸电芯可能会导致内部短路，进而引起鼓气、着火及其它问题。 b、电解液有弱酸性，聚合物锂电池理论上不存在流动的电解液，但万一有电解液泄漏而接触到皮肤、眼睛或身体其它部位，应及时用清水冲洗电解液。 C、严禁将电芯投入火中: 在任何情况下，不得燃烧电芯或将电芯投入火中，否则会引起电芯燃烧，这是非常危险的，应绝对禁止。,29,锂电池安全使用注意事项,D、严禁将电芯浸入液体中，如水: 不得将电芯浸泡液体，如淡水、海水、饮料（果汁、咖啡等）。 E、电芯的更换: 更换电芯应由电芯供应商或设备供应商完成，用户不得自行更换。 F、禁止使用已损坏的电芯: 电芯在运输过程中可能因撞击等厡因而损坏，若发现电芯有任何异常特征，如电芯塑料封边损坏，外壳破损，闻到电解液气体，电解液泄漏等，该电芯不得使用。 且有电解液泄漏或散发电解液气味的电池应远离火源以避免着火。 G、