锂离子电池基础知识课件

1、锂离子电池基础知识课件教程大纲电池分类锂离子电池之电化学反应机理锂离子电池之应用领域锂离子电池之结构锂离子电池之工艺流程锂离子电池之性能指标锂离子电池之质量认证电池种类划分一次电池（如5号、7号干电池）-电解质不流动二次电池（又称蓄电池，能反复多次循环使用,二次电池有： 铅酸电池、锂离子电池、镉-镍电池、镍-氢电池等）燃料电池太阳能电池-地面光伏发电其他新型电池什么叫锂离子电池？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LixCoO2、 LixMoO2或LixNiO2负极采用锂-碳层间化合物LixC6电解液为溶解有锂盐LiFP6、LiAsp6等有机溶液在充放电过程中，

2、LI+在两电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的 称为：“摇椅式电池”。 充电时， LI+从正极脱嵌，经过电解液嵌入负极，负极处于富锂状态 放电时则相反。锂离子电池电化学反应原理正极反应LiCoO2= Li1-XCoO2 + xLi+ +xe-负极反应 C + x Li+ xe-=CLix 电池总反应： LiCoO2+C= Li1-XCoO2+CLix 放电时发生上述反应的逆反应。锂离子电池特点高能量密度(体积小，容量高）高工作电压长循环寿命电化学特性稳定荷电保持能力强（自放电小）无污染无记忆效应应用领域 手机、笔记本电脑、数码相机、PDA、蓝牙耳机、电动工具、电动自行车、电动汽车、电子书、睡眠仪

3、锂离子电池结构正极 活性物质（钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂等）、导电剂、溶剂、 粘结剂、基体（铝箔）负极 活性物质（石墨）、导电剂、溶剂、粘结剂、基体（铜箔）隔膜（PP+PE+PP）或PE电解液（LiFP6+DMC EC EMC)外壳五金件及其他（铝壳、盖板、极耳、钢珠、绝缘片、胶带）材料克容量压实密度优点缺点钴酸锂（140-145）3.9g/mm3压实大安全性能差价格贵锰酸锂（100-105）2.8g/mm3价格低平台高自放电大 高温性能差容量低压实低镍钴锰酸锂（155-160）3.3g/mm3容量高平台低磷酸铁锂（110-120） 各厂家差异大2.1g/mm3安全性能好 循环性能好倍

4、率放电好制备工艺复杂加工性能较差安全性能排序：磷酸铁锂锰酸锂三元材料钴酸锂正极材料负极材料负极材料分为以下几种： 人造石墨 如：青岛龙诚 AGM525 天然石墨 如：创亚G1620和贝特瑞168 中间相碳微球：杉杉MCMB负极材料的性能 1、容量 2、压实密度 3、极片膨胀率 4、循环性能隔膜1、电池隔膜最主要的功能是电子绝缘离子导通，即阻止正负电极在电池中的直接的电子接触，但是离子可以自由通过 。2、隔膜一般份为单层隔膜和三层隔膜 16um的隔膜一般为单层隔膜，由PE组成 三层隔膜：如宇部20um的隔膜一般由PP/PE/PP 组成3、隔膜的各项性能指标（见附表）项目标准定义厚度小电池：16u

5、m,20um，25um，动力电池则需较厚些：30um，35um等，来料检验标准为标称值2um，透气率一定体积的气体，在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所需要的时间 500s/100ml ，透气率越大，电池内阻越大 浸润度（吸液率）取50cm左右长隔膜浸入电解液中24小时，检测隔膜的吸液能力 不同的隔膜吸液率不同化学稳定性隔膜在电化学反应中是惰性 的孔径 防止电极颗粒直接通过隔膜 穿刺强度提高安全性能热稳定性80度以下，隔膜保持热稳定热关闭温度关闭温度和材料本身的熔点密切相关 ，PE熔点约130，PP为150，隔膜的热关闭温度一般在130 热收缩率取50cm左右长隔膜在110下恒温2小时，测量其

6、热收缩率孔隙率大于40% ，孔隙率的大小和内阻有一定的关系 电解液规格：EC：DMC：EMC1：1：1(体积比)LiPF61mol/L 性质：无色透明液体，具有较强吸湿性，易挥发 游离酸（如HF）50PPM 水20PPM 水和LiPF6和电解液中的有机溶剂发生反应产生气体 HF催化LiPF6的水解和催化有机溶剂的聚合，降低电导率电导率 电导率越大，电池倍率放电越好，平台越高功能电解液按功能分有： 高温型、防过充型、低温型、倍率型等不一样的正负极材料所匹配的电解液也不同不一样的正极材料所需要的电解液量也不同 一车间工艺流程图检验厚度、柔韧性正极 配料搅拌 过筛 涂布物料烘烤 测粘度 固含量 测面

7、密度 尺寸 正极滚压 配料搅拌测粘度/固含量 涂布负极连续辊压负极检验厚度 过筛 测面密度 尺寸接上页裁大片真空烘烤 分切极片焊接极耳包胶极片吸尘转序卷绕正极耳裁切极耳压平检宽度/毛刺裁大片真空烘烤 分切极片焊接极耳包胶极片吸尘转序卷绕负极耳裁切极耳压平检宽度/毛刺二车间工艺流程图 卷绕正极片负极片 隔膜卷芯全检/吸尘套隔圈卷芯热、冷压底部包胶顶部包胶侧面贴胶隔圈包胶固定接上页铝镍复合带裁切一次入壳铝镍复合带定位铝镍复合带焊接检查整齐度短路检测负极耳焊接极耳整形二次入壳正极耳焊接短路检测三车间工艺流程图真空烘烤盖板压平激光焊接短路检测检漏短路检测称重分档真空烘烤短路检测 注液全检注液量 胶带封

8、孔 擦电池搁置浸润转序预充四车间工艺流程图上柜预充巡检电压检测 下柜钢珠封孔 清洗浸水全检电压分档 点胶 老化一检外观 分容二检外观厚度全检电压全检 入库 发货全检外观全测电压全测内阻 喷码 出库 包装 贴面贴品质抽检发货组工艺流程图锂离子电池性能常规性能 容量、电压、内阻、厚度可靠性性能 循环寿命、自放电、贮存性能、高低温性能、倍率放电安全性能 过充电 、短路、针刺、重物冲击、热冲击、扭曲、振动容量电池在一定条件下所能给出的电量叫电池的容量，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。电池的容量分为理论容量、额定容量（标称容量）、实际容量。理论容量是把活性物质的质量按法

9、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，单位为Ah/g（ mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量，它等于放电时间与放电电流的乘积，单位为Ah或mAh，其值小于理论容量。额定容量（标称容量），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。影响容量低的因素有哪些？正极极片偏轻电解液少温度低负极余量少充放电电流过大正负极片压实密度过大电压和平台不同的材料电池的充放电电压和平台是不一样的以钴酸锂为例：电池完全充电后，放电至3.6V的时间称为放电平台，其容量记为C1，放电至3.0V的容量记为

10、C0，C1/C0称为放电平台百分比 材料充电电压放电电压放电平台钴酸锂4.2V3.0V3.6V锰酸锂4.2V3.0V3.7V三元材料4.2V3.0V3.3V磷酸铁锂3.65V2.0V内阻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，因活性物质的组成，电解液浓度和温度都在不断地改变。电池的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和浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的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。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内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

11、增大而线性增大。影响内阻大的因素有哪些？注液量少正负极耳与正负极片虚焊正负极耳与盖板虚焊由于粉尘、极片毛刺等原因导致的内部短路外面短路过充电厚度影响电芯厚度的因素有： 压片厚度、隔膜厚度、水分、卷芯热压、封口（软包装电池是否上夹板）、过充电、短路等 其中水分最为重要水会与电解液中的成分发生反应产生气体使电池明显鼓胀。 循环寿命用1C5A恒流充电至4.2V，4.2V恒压充电至截止电流0.05C5A，静置5min后，用1C5A恒流放电至2.8V，静置5min。重复上述步骤，直至连续两次放电时间小于36min，记录电芯充放电次数，放电次数要大于400次。 循环寿命与电池的充放电条件有关，充放电电流越

12、小，容量保持率越高，循环寿命越长，一般建议容量大于1500mAh的电池采用0.5C。循环后的厚度鼓胀率影响循环寿命的因素有哪些？材料本身的性能电解液少负极余量少正负极片的压实密度大温度低充放电电流过大贮存性能低电压电池 由于电池内部的粉尘、极片毛刺等引起的内部微短路而导致电池低电压。此类微短路的电池一般可以通过长时间搁置观察电池的电压降来进行挑选。 搁置可以分为两种，一种为常温搁置，一种为高温大约（35-45）度。荷电保能力 电芯标准充电后在205条件下搁置28天，用0.2C5A恒流放电至2.75V，记录电芯放电时间 ，放电时间大于255min。 安全性能过充电（3C，4.8V）短路针刺重物冲击热冲击（130度或150度/30min)扭曲锂离子电池质量认证CE认证 CE认证是一种强制性认证，不论是欧盟内部企业生产的产品，还是其他国家生产的产品，要想在欧盟市场上自由流通，就必须加贴“CE”标志，以表明产品符合欧盟技术协调与标准化新方法指令的基本要求。这是欧盟法律对产品提出的一种强制性要求。UL认证 UL安全标准为美国国家检测的标准，是进入美国市场的通行