汇丰能源锂离子电池基础知识培训教材.

1、培训教程锂高3电曲基融后離湖 南汇丰能源电池k限公司教程大纲电池分类锂离了电池Z电化学反应机锂离子电池之应用领域锂离了电池之结构锂离子电池之性能指标锂离子电池质量认证锂二次电池的诞生及发展过程锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池.锂电池一 般指锂一次电池和锂二次电池。其中锂一次电池的研究始于20世纪 50年代，70年代进入实用化。锂离子电池研究始于20世纪80年代， 1970年日本研制成以石油焦（是一种从石油中提取出的碳黑）为负 极、LiCo02为正极的锂离子二次电池：同年，Sony电池公司宣称将 推出以碳为负极的锂离子电池。1991年，日本索尼能源技术公司与 电池部联合开发了一

2、种以聚糖醇热解碳（PFA）为负极的锂离子电池。 1993年，美国Bellcore （贝尔电讯公司）首先报导了采用PVDF工艺 制造成聚合物锂离子电池PLIB.一、按电池的使用 一次电池二次电池:镰镉、鎳氢、锂离子二、常见的电池铅酸电池动力电池燃料电池太阳能电池-地面光伏发电其他新型电池基础知识与专业术语三、锂离子电池的分类锂离子电池按电解液材料可分为液态锂离子电池 和固态聚合物锂离子电池； 按外观分类可分为圆型.方型和纽扣电池;按外包装材料可分为：钢壳电池、铝壳电池、软包装电池。放电时发生上述反应的 逆反血。什么叫锂离子电池?锂离子电池是指Li嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物L

3、ixCoO2. LixNiO2或负极采用锂碳层间化合物LixC6o电解质为溶解有锂盐LiPFe、LiAsF6等有机溶液。在充放电过程中，LF在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称 为"摇椅电池”。充电池时，LF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。锂离子电池电化学反应机理正极反应：LiCoO2= LixCoO? + xLi+ + xe-负极反应：C + xLi+ + xe* = CLix电池总反应：LiCoO2 + C =:LibxCoO2 + CLix锂离子电池特点2-1 (1)平均放电电压高：一般在3.6V左右。 (2)比能量大：无论是体积能量还是质

4、量能量， 均比较大。 (3)能量密度高：与目前较广泛使用的NiCd蓄电池及NiMH 蓄电池相比，由于锂离子二次电池具有较高的工作电压及体积 比容量，因而它的能量密度是最高的。锂离子电池特点2-2 (4)自放电率小：锂离子二次电池在首次充电过程中，会在 碳负极表面形成一层固体电解质中间相(SEI)膜，它允许离子通 过，但不允许电子通过，因此可以较好的防止自放电，使其自放 电率大大减小。 (5)循环寿命长(5001000次)。 (6)清洁无污染。-(7)质量轻，体积小：因为它能量密度高，在同样放电容量 的情况下，锂离子二次电池的重量是最轻的。10技术参数葆镉电池谋氢电池锂离子电池工作电压(V)1.

5、21.23.6重量比能量 (Wh/Kg)5065105-140体枳比能最(Wh/I)150200300充放电寿命(次)5005001000自放电率(/ 月)25-3030-356-9有无记忆效应有有无有无污染有无无应用领域12锂离子电池结构正极活性物质(LiCoOLIMnOaXLINI.Co.Oj)导电剂、溶剂、粘合剂、基体负极活性物质(石墨、MCMB)粘合剂、溶剂、基体隔膜(PP+PE)电解液(LiPFe + DMC/EC/EMC)外壳(五金件(铝壳、盖板、极耳、绝缘片)铝塑膜)保护板13方L角y形锂离子电池结构图Prismatic 耳形Ctbodc led丘ose七八lz-夕 Scpar4

6、luvArwdr «nF0 JhudrRHI Aiwdr15圆柱形锂离子电池结构图(ylindrical 円简彫Top cmrr正 J 一 卜kad力2夕GjkKHInwUfor女工梦iml AiwkItAnode kjd16软包装锂离子电池结构图锂离子电池结构正极止极基体：铝箔（约0.020mm厚）止极集流体：铝带（约0.1mm厚）18锂离子电池结构负极负极集流体：滦带（约0.07mmJ）负极基体：铜箔（约0.015mm厚）负极物质：仃墨+CMC+SBR20#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0.0160.02

7、0mm兰层_般为0.0200.025mm#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：规格:溶剂组成DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比）LiPF6 浓度 1mol/l质量扌旨标：密度（25°C） g/cm3 水分（卡尔费於法） 游离酸（以HFil ） 电导率（25°C）1.23±0.03<20ppm<50ppm10.4 + 0.5 ms / cm21I液态锂离子电池性能常规性能：容量电压内阻可靠性性能：循环寿命 放电平台 自放电 贮存性能 高低温性能安全性能过充短路针刺跌落湿水低压振动22电池在一定放电条件下所能给出的电量称

8、为电 池的容量，以符号c表示。常用的单位为安培 小时，简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实 际容量。理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质 量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/kg(mAh/g)或 Ah/L(m Ah/cm?)。I容量2一2实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah,其值小于理论容量。额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应 该放出的最低限度的容量。24电压2-1开路电压电

9、池在开路状态下的端电压称为开路 电压。电池的开路电压等于电池的正极的 还原电极电势与负极电极电势之差。25电压2-2工作电压工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。在电池放电初 始的工作电压称为初始电压。电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电压低于开路电 压。26内阻2-1电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电 压降低，此阻力称为电池的内阻。电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间 不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。27I内阻2电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在， 使电池放电时的

10、端电压低于电池电动势和开路 电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度 增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度 的对数增大而线性增大。28循环寿命电池在完全充电后完全放电，循环进行， 直到容量衰减为初始容量的60%,此时循 环次数即为该电池之循环寿命.循环寿命与电池充放电条件有关.锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达 300-500次（行业标准），最高可达8001000次。29I放电平台锂离子电池完全充电后，放电至3.6V时的容量记为C-放 电至2.8V时的容量记为Co，C/C。称为该电池之放电平台.行业标准1C放电平台为70%以上，我们现在可以作到8

11、3% 85%.放电平台对手机电池使用效果影响最大，关系到手机通话 的声音清晰度.30自放电电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放电至2.8V,其 容量记为C2；电池初始容量记为Co； 1-C2/C0即为该电池之 月自放电率。-行业标准锂离子电池月自放电率小于12%,我们可以做到 6%-8%o电池自放电与电池的放置性能有关，其大小和电池内阻结 构和材料性能有关。31记忆效应21 记忆效应是针对银镉电池而言的，由于传统工艺中负极 为烧结式，镉晶粒较粗，如果鎳镉电池在它们被完全放 电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电 时形成次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下 次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可 以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电 池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中，任何一 次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得 更低。32I记忆效应2-2要消除这种效应，有两种方法，一是采用小电流深度放电（如 用0. 1C放至0V） 是采用