电池知识PPT课件

6/7/2020,.,化学电池与锂电池,Nov.2006,6/7/2020,.,化学电池与锂电池,电池的历史化学电池原理锂离子电池原理ATL锂离子电池工艺锂离子电池的容量设计,6/7/2020,.,电池的发展历史,Oneofthemostimportantdiscovery-Electric(400yearago)-Gilbert(UK)Battery?Maybemucholder!ParthianswhoruledBaghdad(ca.250BC)usedbatteriestoelectroplatesilver.,图为伊拉克巴格达-粘土瓶,6/7/2020,.,电池的发展历史,PrimarycellsAlessandroVolta(1745-1827)inventedtheso-calledelectricpistol.JustforcommunicationThenextstageofgeneratingelectricitywasthroughelectrolysis.Voltadiscoveredin1800-VoltaCellIn1802,Dr.WilliamCruickshankdesignedthefirstelectricbatterycapableofmassproduction.In1831,MichaelFaraday(1791-1867)demonstratedelectricitythroughmagnetism.,6/7/2020,.,电池的发展历史,SecondarycellsIn1859,GastonPlant(French)inventedthefirstrechargeablebattery,LeadacidbatteryIn1899,WaldmarJungner(Sweden)inventedtheNi-Cdbattery.Ni-MHstartedinthe1970sandbecamecommerciallyavailableinthe1990s,6/7/2020,.,电池的发展历史,LithiumandLithiumionbatteryThefirstprimarylithiumbatteriesappearedinearly1970s,developedrechargeablelithiumbatteriesfollowedinthe1980sbutfailedduetosafetyproblems.In1991,theSonyCorporationcommercializedthefirstlithium-ionbattery.In1995,BellcoreCo.inventedthePolymernewprocess-P1,6/7/2020,.,化学电池与锂电池,电池的历史化学电池原理锂离子电池原理ATL锂离子电池工艺锂离子电池的容量设计,6/7/2020,.,化学电池原理,电的形成（想想水龙头）电流-电荷的定向移动形成电流电量-移动电荷的数量电压-电势差(类似水的流动)化学电池化学能转化为电能的装置化学反应(氧化还原反应)Zn+CuCl2=ZnCl2+Cu化学反应=化学电池第一步:Zn=Zn2+4e-第二步:Cu2+2e-=Cu,6/7/2020,.,化学电池原理,化学反应=化学电池-受控化学反应第一步:Zn=Zn2+2e-第二步:Cu2+2e-=Cu电荷为什么会移动?化学势差水会自动从高处往低处流,6/7/2020,.,化学电池原理,化学电池六要素负极(Zn)正极(Cu)电解液(硫酸盐溶液)隔离膜电极引线外包装,6/7/2020,.,化学电池原理,电池的能量电池能量=化学势差*电量化学势差-决定于正、负极材料的化学势电量-决定于正、负极能移动的电子总量,6/7/2020,.,化学电池原理,化学势,6/7/2020,.,化学电池原理,电池能量=化学势差*电量,6/7/2020,.,化学电池原理,电池分类一次电池干电池锌锰干电池、碱性锌锰电池贮备电池锌银电池二次电池可充电电池铅酸电池、镍镉电池、金属氢化物-镍电池、液态锂离子电池、聚合物锂离子电池燃料电池氢氧燃料电池,6/7/2020,.,化学电池原理,几种二次电池的比较,6/7/2020,.,化学电池原理,化学电池六要素,6/7/2020,.,化学电池与锂电池,电池的历史化学电池原理锂离子电池原理ATL锂离子电池工艺锂离子电池的容量设计,6/7/2020,.,锂离子电池原理,Whoisgoodenough,6/7/2020,.,锂离子电池原理,为什么不用金属锂做负极安全问题(特别是循环之后)一次扣式电池确实可用金属锂做负极锂离子电池的解决方案（1991，Sony）负极-石墨正极-钴酸锂此商业化的解决方案仍有安全问题(过充、高温等),6/7/2020,.,锂离子电池原理,商业化LIB-LiCoO2/C的摇椅式结构,6/7/2020,.,锂离子电池原理,锂离子电池的解决方案负极石墨-装锂的口袋LixC66C+xLi+xe-正极钴酸锂-提供锂离子的框架结构Li1-yCoO2+yLi+ye-LiCoO2,6/7/2020,.,锂离子电池六要素负极(石墨)正极(LiCoO2)电解液(碳酸脂+LiPF6)隔离膜(PP或PE)电极引线(镍(铜)、铝)外包装(软、硬),锂离子电池原理,6/7/2020,.,锂离子电池优势,以18650型锂离子电池为例，1991年SONY公司产品的容量为900mAh,目前已达到2550mAh,6/7/2020,.,化学电池与锂电池,电池的历史化学电池原理锂离子电池原理ATL锂离子电池工艺锂离子电池的容量设计,6/7/2020,.,ATL电池工艺,叠片式聚合物软包装方形锂离子电池,6/7/2020,.,Gridroll,Filmroll,Slitting,Lamination,Slitting,Electrode,Electroderoll,ATL电池工艺,卷绕式聚合物软包装方形锂离子电池,6/7/2020,.,Bi-cell,Insertbatterycell,Formedpocket,Packingfoil,Stacking,Welding,TopSealing,RH0.5时(电池电压4.2V)LiCoO2结构开始不稳定，循环明显变差；接近0时会和电解液发生剧烈放热化学反应。电池电压4.2V称为被过充,6/7/2020,.,锂离子电池的容量设计,如何精确知道正、负极材料的容量密度半电池法测试材料的真实容量正、负极材料分别与金属锂片组装成电池,横轴为锂的电位,6/7/2020,.,锂离子电池的容量设计,750mAh电池的容量设计负极石墨=750/350=2.31g正极LiCoO2=750/140=5.36g实际容量按正极设计负极过量少许其它材料按活性物质的量来设计,6/7/2020,.,Onedaylookattodaystechnologyinasimilarwaytohowweviewourpredecessorsclumsyexperimentsof200yearsago.,GordonMooremadehisf