锂电基础知识培训PPT课件.ppt

2020 3 19 1 锂离子电池基础知识介绍 2 2020 3 19 目录 第一章锂离子电池反应机理及结构第二章聚合物电池生产过程第三章圆柱电池生产过程第四章锂离子电池的一些基本电性能第五章锂离子电池安全性能及关键控制点第六章PACK介绍第七章锂离子电池相关标准第八章磷酸铁锂介绍 什么叫电池 直接把化学能转变为电能并可以储存电量和向外电路输出能源的装置 简单说就是把化学能转变为电能的一种电源 2 电压 两级电动势的差形成电压 3 容量 电池在一定条件下释放出的电量 3 2020 3 19 电池种类一次电池 用完即丢 无法重复使用者 如 碳锌电池 碱性电池 水银电池 二次电池 可充电重复使用者 如 镍镉充电电池 镍氢充电电池 锂充电电池 铅酸电池 太阳能电池 4 2020 3 19 5 2020 3 19 什么叫锂离子电池 锂离子电池是指Li 嵌入化合物为正 负极的可充电电池 正极采用锂化合物LiXCoO2 LiXNiO2 LiXMnO2或LiXFePO4等负极采用锂 碳层间化合物LiXC6等 电解质为溶解有锂盐LiPF6 LiAsF6等有机溶液 在充放电过程中 Li 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌 被形象的称为 摇椅电池 充电时 Li 从正极脱嵌 经过电解质嵌入负极 负极处于富锂状态 放电时则相反 6 2020 3 19 锂离子电池电化学反应机理 正极反应 LiCoO2 Li1 xCoO2 xLi xe 负极反应 6C xLi xe LixC6电池总反应 LiCoO2 C6 Li1 xCoO2 LixC6放电时发生上述反应的逆反应 充电 放电 充电 放电 充电 放电 7 2020 3 19 在电池化成初次充电过程中 电池电压大约在0 2 5V左右 电解质在负极表面还原 形成固态电解质界面 SEI膜 烷基碳酸锂 氧化锂 碳酸锂 氟化锂等 作用是使溶剂化锂离子脱去表面溶剂分子得到电子嵌入石墨层内 此时正极开始脱出锂离子 容量占总体容量的10 左右 对电池而言表现为产生气体 主要成分为溶剂还原产物如乙烯 丙烯和CO2等 由于电池初期的产气现象 电池内部压力增大同时使电液在极组中分布不均匀 出现析锂和电池鼓胀现象 目前解决方案就是开口排气 使化成初期产生的气体排出电池之外 采用真空的方法可能效果更好 使气体排出的同时 使电液进一步在极组内部扩散 电压在2 5 4 2V时 电池的活性物质开始发生电化学反应 负极活性物质开始嵌入锂离子 正极继续脱出锂离子 锂离子电池电化学反应机理 8 2020 3 19 锂离子电池负极在第一次充电时的反应过程 锂离子电池电化学反应机理 9 2020 3 19 锂离子电池结构 正极活性物质 LiCoO2 LiMnO2 LiNixCo1 xO2 LiXFePO4 导电剂 溶剂 粘合剂 基体负极活性物质 石墨 MCMB 粘合剂 溶剂 基体 导电剂隔膜 PP PE 电解液 LiPF6 DMC EC EMC 外壳五金件 钢壳 铝塑膜 铝壳 盖板 极耳 绝缘片等 10 2020 3 19 圆柱形锂离子电池结构图 11 2020 3 19 软包装锂离子电池结构图 12 2020 3 19 锂离子电池结构 隔膜 材质 单层PE 聚乙烯 或者三层复合PP 聚丙烯 PE PP厚度 单层一般为0 016 0 020mm三层一般为0 020 0 025mm 作用 将正负极完全隔开 防止正负极直接短路 13 2020 3 19 锂离子电池结构 电解液 性质 无色透明液体 具有较强吸湿性 应用 主要用于可充电锂离子电池的电解液 只能在干燥环境下使用操作 如环境水分小于20ppm的手套箱内 规格 溶剂组成DMC EMC EC 1 1 1 重量比 LiPF6浓度1mol l质量指标 密度 25 g cm31 23 0 03水分 卡尔费休法 20ppm游离酸 以HF计 50ppm电导率 25 10 4 0 5ms cm 14 2020 3 19 聚合物锂电的命名一般根据它的厚度 宽度 长度的尺寸得出的 如402025 那就表示它的厚度是4 0mm 宽度是20mm 长度是25mm 聚合物电池简介 15 2020 3 19 电池极片制作 电池隔膜准备 极组叠片 电池二次真空抽气封装 电池壳制作 电池侧顶边封 电池注液 电池化成 电池后处理 电池荷电预算 电池搁置30天 容量分选 出货检验 电池转PACK或直接出货 聚合物电池的生产过程示意图 涂布浆片制造 16 2020 3 19 极片 隔膜 极组 电池壳 待注液电池 待充电电池 待出货电池 聚合物电池的生产过程 17 2020 3 19 正极片 负极片 隔膜 卷绕 极组 聚合物电池生产过程卷绕 18 2020 3 19 电池壳 铝塑