比亚迪电池基础培训教材)

电池的基础知识、内容安排、电化学常识电化学应用电池的基础知识锂电池的基础知识、分类历史研究内容的基本理论原电池原理、电池、第一部分电化学基础知识、化学分类、无机化学有机化学物理化学化学高分子化学核化学生化学、电化学-化学热力学结构化学量子化学光化学溶液， 胶体与表面化学电池电解池、电化学名词1、电化学研究电化学现象与化学现象之间的内在关系的学科电化学系统电极电解质、电化学名词2、电极学电极的平衡性和通电后的极化性，即电极与电解质界面的电化学行为电解质学电解质的导电性、离子的输送性， 参与反应的离子的平衡性、电化学起源，1791年意大利的加尔巴尼发现金属片接触青蛙腿部肌肉会发生收缩现象。 伏特电池，上述现象在1799年被意大利伏特电池捕捉研究，发明了世界上第一个电池伏特电池，即原电池。 原电池的原理和应用，原电池的原理，比较活跃的金属发生氧化反应，电子从比较活跃的金属(负极)流向比较不活跃的金属(正极)的化学能被转换为电能的装置，构成原电池的条件是两种活动性不同的金属(或非金属导体) 作为电极材料插入电解质溶液中的两极而形成闭合电路，正负极和阴极、阴极：发生还原反应而得到电极电子的阳极：发生氧化反应的电极、失去电子的正极：电位高的电极负极：电位低的电极电池：正极阴极负极阳极电解池：正极阳极负极阴极、电流和离子的流动， 在电池中流过电流时，电解质中离子因电场的作用而取向移动，阴离子始终向阳极阳离子移动，这是因为溶液中的阴极阳离子整体的电流的传导由阴离子的移动负担，电子的流动、电流、电化学应用化学电源金属防腐蚀：大部分的金属腐蚀由电化学腐蚀机械工业：电镀、电研磨， 电喷涂环境保护：通过电透析对青色、铬离子等污染物质进行电解，电冶炼工业生命科学：涉及肌肉运动、神经信息传递等电化学机制的第二部分电池的基本知识、电池分类依据、电解质种类电池中使用的正负极材料的动作特性和贮藏方式， 按电解质种类分类碱性电池电解质以KOH溶液为主，例如碱性锌锰电池(通称碱性锰电池或碱性电池)、镍镉电池或镍氢电池等酸性电池电解质以硫酸水溶液为主，例如铅电池电解质以盐溶液、例如， 锌锰电池或海水电池有机电解质电池电解质为有机溶液，例如锂电池、锂离子电池， 用于电池正负极材料分类的锌系电池锌锰电池或锌银电池等镍系电池镍镉电池或镍氢电池等铅系电池铅电池等锂系电池锂离子电池或锂锰电池等二氧化锰系电池锌锰电池或碱锰电池的空气以系统电池锌空气电池、动作特性或储藏方式进行分类：也称为一次电池一次电池，也称为不能再充电电池，例如锌锰电池或锂电池等二次电池也称为蓄电池，可充电的电池，例如铅电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等燃料电池正， 负极自身不含活性物质，活性物质不断从外部进入的电池储备蓄电池电池储备时不与电解质直接接触，直到电池使用为止，加入电解液，例如镁氯化银(海水电池)。一次电池：锌锰电池： Zn|NH4Cl，ZnCl2|MnO2(C )碱性锌锰电池： Zn|KOH，K2Zn(OH)4|MnO2(C )锌银电池： Zn|KOH|Ag2O锰电池： Li|LiClO4(PC，DME)|MnO2(C )锌空气电池333 ZnO|O2(C )， 二次电池蓄电池(二次电池):电极反应的可逆特征：可循环使用示例：铅电池PbH2SO4PbO2镉电池CdKOHNiOOH铁镍电池FeKOHNiOOH氢电池mh/niooh，四个主要的二次电池锂离子电池性能比较技术参数镍镉电池镍氢电池锂离子电池的工作电压(V) 1.21.23.6重量比能(Wh/Kg)5065105-140体积比能(Wh/l)150200300充放电寿命(下一步) 5005001000自放电率(% ) 25-3030-356-9存储效果有无污染，电池构成1，1 )电极：由电池核心部分、活性物质添加剂和导电骨架构成的活性物质要求：比容量高； 电化学活性高； 在电解液中化学稳定性好； 导电骨架要求：集电性能好，分布均匀，柔软性好，集电体、活性物质、电池组成为2，2 )电解质：主要组成之一，正、负极间电荷稳定性强，电导率高，欧姆压降小，化学稳定性高。 电解液、电池组成3、3 )隔板：正、负电极间、正、负极活性物质不与电解液直接接触稳定性良好的电子绝缘体、离子传导体； 常用PP、尼龙； 强度高，透气性好，抗氧化性强，耐高低温能力强，隔膜，电池组成为4，4 )壳体(case ) :机械强度，耐振动耐冲击能力高，要求低温变化和电解液腐蚀。 电池原理，例如镉-镍电池的工作原理化学能的成流反应2 niohcd2h2o2ni (oh )2CD (oh )2ni ooh2h2o e-ni (oh )2oh-CD2oh-2e-CD (oh ) 2，放电，充，充，放电，充，充，充，放电，电池基本概念断路：电路中不流过电流称为断路。 电流强度：单位时间内通过导体的某个截面，用电荷量的代数和、常用文字“a”表示。 电压：水没有水位差就不能流动。 同样，规则地移动电荷，电路的两端必须有电位差。 该电位差称为电压。 常用的字母“v”是。 电池基本概念2，电流：通过电场力产生自由电子和离子的规则运动叫做电流。 电阻：电子在物体内移动的电阻叫做电阻。 电阻的单位是欧姆，用常用的字母“”来表示。 另外，电池的性能1、1、电动势：两电极电位之差(平衡电极电法)、电池的性能2、2、内部电阻： R=R Rf电池的内部电阻：电池工作时，电流流过电池内部的电阻。 r:电极材料、电解液、隔膜及各部件接触内阻Rf :正、负极活性物质发生电化学反应时产生的内阻。 含有电化学极化和浓差分极化电阻之和的Rf与活性物质本身、电极结构、制造工艺、电池工作条件等因素有关。 电池性能3、3、开路电压、工作电压1开路电压：指电池处于非工作状态，即电路中没有电流流过时，电池正负极之间的电位差。 工作电压：也称为端子电压，是指电池的工作状态，即电路中流过电流，电池正负极之间的电位差。 V=V开-ir、电池性能3，3、开路电压、动作电压的终点电压：电池在放电中下降到不能再放电的动作电压。 如果电池继续放电，就称为过放电。 过放电对电池性能有破坏性影响，是导致电池零电压和综合性能下降的主要原因，在电池检测和使用中应尽量避免过放电。 中点电压：电池以一定倍率放电至终点电压的时间中，点的电池电压。开路电压、标称电压、电池电压、放电终止电压、电池性能4，4、容量、比容量：理论容量(Co ) (利用活性物质100 % ):co=26.8 n=1/kmo (ah ) mo为活性物质质量； m是活性物质分子量，n是成流反应的得失电子数，26.8是常数1克当量的活性物质反应时放出的电量，实际容量(C):C=0TIdT恒定电流： IT恒定电阻： 870tvdt额定容量(c额):规定或保证在设计制造电池时在一定的放电条件下应放出电池的最低限度的容量容量、电池能量、放电深度、电池性能5、5、能量、比能：理论能量(a，活性物质100%利用； b、电极反应处于平衡状态： Wo=CoE实际能量： W=0TIVdT比能量：体积比能量： w体=(Wh/L )重量比能量： w重量=(Wh/L )，电池性能6，6，储能性能和循环寿命：储能性能：(自放电)电池的储能性能是测量电池综合性能稳定度的重要参数电池的自放电与活性物质本身、电极结构、制造工艺、电池工作条件等因素有关。 循环寿命：充放电循环的数量。 电池性能7、7、充放电效率和充放电倍率的充电效率：将电池在充电中消耗的电力转换为电池能够储存的化学能源程序的测定值。 放电效率：电池在一定的放电条件下放电至终点电压的实际电量与电池的额定容量之比。 充放电倍率：电池在规定的时间内放出额定容量所需的电流值，数值上是电池的额定容量的倍数，通常的字母表示为c。 时率：也叫时率。 电池以一定的电流释放额定容量所需的时间数。 电池性能8、8、内压内压：指电池的内部气压，是密闭电池充放电过程中产生的气体，主要受电池材料制造技术、电池结构等的影响。 第三部分锂离子电池的基本知识、锂离子电池的结构、锂离子聚合物电池、方形锂离子电池、三种锂电池的结构比较、性能比较、注：优、良、差的比较，与这三种电池相比，与其他种类的电池无关，锂离子电池的特征， 锂离子电池一般特性： 1、体积和质量能量密度高，其能量密度大于300Wh/L，比能量为110120Wh/kg，分别为Ni/Cd、Ni/MeH电池的2.5倍和1.5倍2、长寿命(1200次以上充放电)、3、单电池的输出电压为4.2V 4、在60左右的高温下也能使用的5、没有记忆效果的6、不含毒性物质等。 锂离子电池性能、锂离子电池市场1、锂离子电池市场2、BYD电池市场、Li-ion、Ni-Cd、Ni-MH、2002 sanyosonybydpanonicsamsungstoshiba、 2002 sanyopanonicbydgpiyuasasaft 2002 bydsanyopanasonicsaftgpi，2001 sanyosonypanasonicbydgstoshibasamsung，2001 sanyopanonicbydmaxel 2001SANYOBYDPANASONICSAFTGPI全世界的锂离子电池厂商和客户：原理1 :锂离子二次电池的正负极为插入化合物，LiyMnYm为负极材料，LizAvBw为正极材料反应式， 负极： liymnymxlisex-=lixmnym正极： LizAvBw=Liz-xAvBw xLi xe-总反应： liymnymlizavbw=lixmnymliz-xav bw、原理2、锂离子二次电池反应实质上为Li浓度差电池：充电时Li从正极化合物脱离而负极晶格正极处于锂状态的放电时，Li从负极脱离，插入正极，锂处于极其丰富的状态。 为了保持电荷的平衡，充放电过程中相同数量的电子通过外部电路，与Li一起在正负极间移动，使正负极发生氧化还原反应，保持一定的电位。 工作电位与构成电极的插入化合物的化学性质、Li的浓度有关。 该充放电过程类似摇椅，锂离子二次电池又称摇椅电池。原理3、锂离子电池的电化学反应原理和特性：充电时： Li从正极脱离，嵌入负极放电时，Li从负极脱离，嵌入正极。 将LiCoO2作为正极材料、将石墨作为负极材料锂离子电池，充放电反应式为：动作原理图、充放电、第四部分锂离子电池的主要原材料、正极材料、锂离子电池中常用的正极材料： 1、锂钴氧化物LiCoO22、锂镍氧化物LiNiO23， 锂锰氧化物LiMn2O44、其他正极材料：纳米正极材料、共混电极、钒氧化物其他层状化合物包括LiCoO2、负极材料、锂离子电池中常用的负极材料： 1、石墨和改性石墨2、高度石墨化碳3、不含氢无序碳4、不含氢无序碳、石墨和改性石墨， 电解液、锂离子电池中经常使用的电解液：目前在锂离子二次电池中主要使用的锂盐： LiClO4、LiAsF6、LiPF6等一般将它们溶解在非质子性的有机溶剂中，例如可以使用PC (碳酸丙烯酯)、EC (碳酸亚乙烯酯)、DMC (二氧化碳) 、THF (四氢呋喃)、DME (乙二醇二甲醚)等，为了改善性能，使用混合有机溶剂。 我们的生产是LiPF6溶于DMC，隔膜纸、锂离子电池中常用的隔膜材料是： 1、PP (聚丙烯微孔膜) 2、PE (聚乙烯微孔膜) 3、PP/PE/PP (聚丙烯聚乙烯微孔膜)我们的生产是： PP和PP 第五部分锂离子电池的生产工艺、电池生产工艺、1、原料采用活性物质、导电剂、粘结剂、溶剂按一定比例均匀混合制备浆料的工艺。 2、浆液通过设备，使配置的浆液均匀地附着在集电体上的过程。 3 .电影制作人使用制浆广泛的设备，制作满足工艺要求的卷绕极片的过程。 电池的生产工艺，4，卷绕接头，隔离纸以一定水平，用设备卷绕放入电池壳体的工艺5，焊接电池盖板和壳体的工艺，6，注液向电池壳体注入电解液的工艺，电池的生产工艺，7，电池制造后，以一定的充放电方式活化内部正负极活性物质注：电池是为了实现实际性能而完成的。 8 .封口用一定方法密封注液孔的过程。 9、分容：电池在制造过程中，由于工艺原因，电池的实际容量并不完全一致。 用一定的充放电制度进行测量，用容量对电池进行分容的过程称为分容。 影响第6部分的锂离子电池的性能、容量、锂离子电池的容量的主要因素是评价作为正极活性物质的含量(负极活性物质的含量)的电解液的组成和配合与活性物质的匹配性SEI膜的形成状况H2O的含量、循环寿命、电池寿命是电池的优劣的重要指标，一般来说，电池容量下降到某一定值的充放电循环次数影响因素有： 1、电极材料； 可逆性好、充放电循环中结构变化小的电极材料可延长电池寿命2、电解质的种类和配合、锂盐的选择和溶剂的配合会影响SEI膜的品质， 如果能够提高SEI膜品质，则能够延长电池寿命，在初次充电中的电压达到Li的埋入电压之前形成SEI膜，则电极的稳定性提高，循环寿命、3、添加充放电速度添加剂，低速率放电有利于延长电池寿命4、放电深度放电过深