聚合物锂电池特性及安全使用注意事项.ppt

聚合物锂电池原理 特性及安全使用注意事项 Jan11th 2012 McNairNewPowerCo Ltd YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 锂电池认知及原理 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 UL2054GB18287IEC61950 1 IEC61950 2UN YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS Anode LiIonCell 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS Charge Cathode LiCoO2 Li1 xCoO2 xLi xe Anode nC xLi xe LixCnBatteryreaction LiCoO2 6C Li1 xCoO2 LixC6 锂电池认知及原理 充电反应原理及反应式 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 锂电池认知及原理 锂电池构造结构图 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 锂电池性能特性 锂电池认知及原理 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 25 55 C 随着电解液和正极的改进 期望能扩宽到 40 70 C 锂电池性能特性 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 40 60 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 6V cell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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 锂电池性能特性 锂电池常见问题 锂电池认知及原理 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 2020 3 17 17 可编辑 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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350 10 焊接时间小于5S YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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23 5 湿度为65 20 RH 贮存电压为3 7V 3 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 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 YOURCOMPANYNAMEorYOURSITEADDRESS 锂电池安全使用注意事项 D 严禁将电芯浸入液体中 如水