锂聚合物电池基础知识ppt课件.ppt

锂离子电池基础知识,深圳富力电池有限公司惠州赛能电池有限公司,联系人陈RQ:215573722,锂离子电池基础知识,一、锂离子电池组成二、锂离子电池材料三、锂离子电池制造工艺四、锂离子电池一些基本概念五、锂离子生产和使用过程常见的一些问题,一、锂离子电池组成,锂离子主要是由电极（正、负极）、隔膜、电解液、外壳等组成,二、锂离子电池材料,1、正极材料；2、负极材料；3、电解液；4、隔膜；5、外壳。,正极材料,钴酸锂（LiCoO2)性能优势：具有充放电效率高，热稳定性好，循环寿命长，自放电低，工作电压平稳（3.7V)等优点，是目前使用量最大的正极材料，但由于其属于资源类材料，正面临着价格不断上涨的局面，人们正在寻求替代材料。（理论容量273.8mAh/g),其它正极材料,锰酸锂（iMn2O4)，克比容量低（100mAh/g),热稳定性差，自放电较大，压实密度低，使用受到一定的局限磷酸铁锂（LiFePO4）放电平台低（3.2V),压实密度、克比容量有一定的局限性，但由于安全性能优越，正逐步使用在电动工具、矿灯方面三元材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2:：克比容量同钴酸锂相当，但压实密度低，电芯对水份要求严格，正在逐步被使用。,负极材料,人造石墨：主要是由易石墨化的软炭材料（石油焦、焦油沥青、针状焦等）经过碳化、石墨化、人造整形、造粒等工序制成,负极材料,人造石墨特点：性能稳定，循环寿命长，是目前使用量最大的负极材料，人造石墨克比容量在300-330mAh/g,理论容量在372mAh/g,负极材料,天然石墨：天然石墨有微晶石墨和磷片石墨两大类，鳞片石墨可用作负极材料，使用前须经过粉碎造粒水洗烘干固相包覆、液相包覆炭化石墨化等一系列过程，包覆的目的是使石墨表层覆盖一层具有弹性包覆层，防止石墨材料在充放电过程中出现粉化现象，理论容量350-365mAh/g,负极材料,其他负极材料：合金类（如：硅碳类），目前处于研发阶段，未商业化使用,电解液,优势电解液必须满足以下要求：1、电化学稳定性的电位范围宽（0-5V);2、电导率高、粘度低；3、良好的热稳定性，使用范围尽可能宽(高沸点、低熔点）；4、化学性能稳定，与电芯内集流体和活性物质不发生化学反应；5、安全低毒，无污染；6、资源丰富，价廉易得。,电解液类别：普通电解液、功能电解液功能电解液：减少产气量电解液、防过充电解液、高温电解液、低温电解液等，我公司减少产气量电解液为普通电解液加1%VC（重量比），目的是更好的生成SEI膜和减少产气量，其他几种功能电解液使用量较少。,电解液,电解液,普通电解液：EC:DMC:EMC=1:1:1/1mol/L/LiPF6;EC:DMC:DEC:EMC=2:1:2:1/1mol/L/LiPF6;等，根据要求不同可选用不同的配比要求，我公司使用的普通电解为EC:DMC:EMC=1:1:1/1mol/L/LiPF6，该电解液特点是：常温性能好，在-10以下和60以上电芯性能异常。,隔膜,隔膜是电池组成材料中一种极为重要的物料，责任重大，它既要保证将正、负两极完全分开，又要提供锂离子运行的通道，对其性能要求如下：1、化学性能稳定，不参与电芯内化学反应和电化学反应；2、电子的绝缘体，离子运行时阻力小（良好的透气性、孔隙率高、孔径大、厚度薄)；,隔膜,3、有足够的机械强度（针刺强度大），保证加工性能；4、对电解液吸附能力强；5、具有优良的热反应能力（PE127产生热闭合，PP137产生热闭合）。我公司使用隔膜是干法生产的三层隔膜PP/PE/PP聚乙烯、聚丙烯,外壳,外壳：钢壳、铝壳、铝塑复合膜等，我公司主要生产铝壳电芯,三、锂离子电池制造工艺,工艺流程图：配料涂布制片组装激光焊注液化成分容入库包装出货,正极配料,导电剂：正极材料（LiCoO2、iMn2O4、LiFePO4等）属于半导体，颗粒之间导电能力差，需填充适量的粒径比较小的导电材料（Suerp-Li、S-O、乙炔黑）以增强电子与粒子之间的导电能力，导电材料必须是性能稳定、粒径较小、比表面积适当、PH值接近中性、杂质含量低、易于压实等，导电材料份额根据放电倍率要求不同而加量不同。,正极配料,粘结剂：正极材料、导电剂等须通过粘结剂黏附在集流体上，粘结剂须分散均匀，份量适当，否则易引起黏附不牢或黏附过牢等现象。,负极配料,负极配料：情况同正极基本相当。,涂布,正、负极涂布须保证涂布面密度均匀，烘烤温度适当，各项参数满足工艺要求。,制片,正、负极制片压实密度至关重要。,组装,1、上线前极片必须经过全检，不良极片必须挑出返修或报废；2、卷绕时负极必须包住正极；3、注意跟进卷绕短路及拉尾短路情况；,注液：环境、注液量、铝壳外观要特别关注；化成：环境、参数设置、铝壳外观要特别关注；分容：参数设置、合格率等；,四、锂离子电池一些基本概念,容量：电池容量指在一定的放电条件下，电池所能放出的容量，单位是mAh或Ah，分理论容量、实际容量和额定容量；理论容量：理论上电池应该放出的电量，是理论值（计算值）；实际容量：在一定放电条件下，电池实际放出的电量，是实际值；额定容量：额定容量又叫标称容量，是指在设计和制造电池时，规定电池在一定条件下应该放出的最低限度容量；三者之间的关系：理论容量实际容量额定容量,电池电压,电压：电压分开路电压、工作电压、充电电压、放电电压、中值电压、平台电压、上限电压、下限电压、电动势等；开路电压：在外线电路断开时，电极两端之间的电位差；工作电压：电池在工作时，电池两极之间的电位差；充电电压：电池在充电时，电池两极之间的电位差；,电池电压,放电电压：电池在放电时，电池两极之间的电位差；中值电压：电池在放电量中点时的电压；平台电压：部分材料具有典型的放电平台（钴酸锂、磷酸铁锂等）放电平台的电压叫平台电压，钴酸锂平台电压3.6V,磷酸铁锂3.2V;上线电压：设定值，规定电池充电的最高电压；下限电压：设定值，规定电池放电的最低电压；电动势：理论值，正、负极理论电极电位之差。,内阻,内阻：电流通过电池内部时，遇到的阻力叫内阻，它分为欧姆内阻和极化内阻；欧姆内阻：电极材料、电解液、隔膜电阻及各部件接触内阻之和，属物理内阻；极化内阻：包括电化学极化和浓差极化引起的内阻；,循环寿命：电池在完成一个充放循环叫一个周期，在一定的放电制度下，电池容量降至规定值之前（循环后容量/循环前容量60%）完成循环的次数叫循环寿命；,自放电：在外线电路断开时，电池出现容量下降、电压减低的现象叫自放电，锂离子电池月自放电率规定小于3%；安全性能：锂离子电池安全性能包括过充、过放、短路、热冲击、针刺、跌落、重物冲击等；,五、锂离子电池在生产和使用过程中常见的一些问题,1、制造过程中常见的问题：我公司电池分类中有A品、B品、C品之分，同一型号电池在不同批次生产中结果不同，这就是工序控制能力不一致造成的，常见的问题有容量低、厚度厚、内阻高、低压多、鼓壳甚至爆炸等，须引起我们足够的关注，造成电池不良原因主要有以下几个方面：配料：配料过程导电剂加量不当，粘结剂加量不当或分散不均匀都会出现低容量、高内阻、循环性能差、内阻、厚度变化大等一系列的问题；,极片不良：极片边缘有毛刺，折角、破损、折痕等不良时，生产出的电芯会出现容量低、低压、鼓壳甚至爆炸，因此严格控制极片质量，把好极片质量关非常重要；注液：注液手套箱温湿度控制、注液量等对电芯质量影响较大，手套箱湿度大时电芯会出现容