电芯原材料技术信息

电芯原材料技术信息沃特玛电池有限公司电芯工艺部罗建成2016年08月31日电芯原材料技术信息正极—磷酸铁锂LiFePO4充、放电时晶体结构变化示意图a

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cFeO6PO4磷酸铁锂（LiFePO4)为橄榄石型结构，作为正极材料应用于锂电池中。理论容量为170mAh/g，实际容量130-145mAh/g。具有价格低廉、电化学性能好、对环境友好无污染等优点。晶体结构

橄榄石电芯原材料技术信息170130-1403.1-3.3＞200010-13~10-1610-9109理论能量密度（mAh/g)实际能量密度（mAh/g)平台电压（V)循环性（次)Li+扩散系数（cm2/s)电子电导率（S/cm)电阻率（Ω·cm)碳包覆电阻率（Ω·cm)过渡金属环保性

安全性能适用温度(℃)10~103非常丰富无毒好-20～75正极—磷酸铁锂电芯原材料技术信息正极—磷酸铁锂电芯原材料技术信息正极—磷酸铁锂电芯原材料技术信息物化参数单位公司标准粒度分布μmD10：≥0.7μmD50：2.5~5.0μmD90：≤12.0μmDmax≤30比表面积m2/g12±3.0振实密度g/cm31.15±0.15电阻率Ω•cm≤2000H2Oppm≤1500碳含量%1.7±0.3Li%4.3±0.15Fe%33.5±1.5P%19.0±0.8首次放电容量mAh/g≥145首次放电效率%≥95正极—磷酸铁锂电芯原材料技术信息正极—磷酸铁锂电芯原材料技术信息正极—磷酸铁锂粒度的影响（D50)根据厂家工艺，颗粒度可分两种：（A)1μm≤D50≤2.5μm；（B)3.5μm≤D50≤8μm；其中，可大体认为A的低温倍率性能较优，B的加工性能较优。

电芯原材料技术信息正极—磷酸铁锂碳含量增加碳含量可以减少颗粒之间的接触电阻，增加电子传输速度；可以减小粒径；但是过多的碳不仅会拖累锂离子的传输速度，同时会降低材料的压实，材料的比表面也会增大；一般来说较优秀的厂商，碳含量控制在1.5%~3%左右，总的来说碳含量控制在5%以下，过多会影响锂离子在界面的迁移。

电芯原材料技术信息正极—磷酸铁锂比表面较大的比表面有利于提高材料的低温性能，通常情况下，比表面与粒度成反比，与碳含量成正比，较大的比表面不利于加工，一般来讲控制在15±2比较合适;例外，如果材料的加工性能比较好，可以提高比表面;电芯原材料技术信息正极—磷酸铁锂晶胞参数的影响（XRD)材料厂商abcc/a晶粒大小3C恒流比金锂5.89710.4464.6650.791534埃93.8%特瑞5.99510.1974.6590.775735埃91.3%通过XRD数据,可以

计算出LFP的晶胞参数,大量结果表明,晶胞常数c/a值越大,越有利于Li+的嵌入与脱出。一般来讲,晶粒越小,Li+的迁移通道短,能更迅速的进入电解液。

电芯原材料技术信息负极—人造石墨人造石墨是常用的锂离子电池负极材料，其

晶体有碳原子组成的六角网状平面规格堆砌而成，具有层状结构。石墨导电性好，结晶度高，锂离子嵌入石墨层厚，形成嵌锂化合LixC6。充放电时，锂在石墨中的脱嵌反应:C6+xLi++xe-=LixC6项目单位指标理论密度g/cm3≥2.20振实密度g/cm31.10±0.10比容量mAh/g≥340.0效率%≥92.0比表面m2/g1.3±0.3粒径（D50）水分μm%15.0±2.0≤0.2灰分%≤0.10Feppm≤50电芯原材料技术信息负极—人造石墨物化参数单位标准粒度分布（影响加工性能、倍率、低温）μmD10：≥6μmD50：10-18μmD90：≤29μmDmax：≤48比表面积（影响首效、加工、低温）m2/g1.5~3.0振实密度（加工）g/cm31.0~1.4Feppm≤50首次放电容量mAh/g≥355首次放电效率%≥92电芯原材料技术信息电芯原材料技术信息负极—人造石墨碳负极石墨化碳天然石墨人造石墨石墨:结晶度较高，良好的层状结构，层间距0.335~0.340，首效比较高。

非石墨碳软碳硬碳软碳:结晶度低，晶粒尺

寸小，晶面间距0.340~0.345，造成首效低，循环差。

硬碳:难石墨化碳，由高分子热裂解而成，容量可大于石墨的理论容量，层间距＞0.37。

中间相碳微球MCMB:结晶度与石墨相近，首效、倍率、循环都优于石墨，容

量略低。

负极—人造石墨（1)天然石墨优点：成本低，可逆容量高，360~365mAh/g；缺点：循环、倍率、首效都低于人造石墨。

（2)人造石墨优点：倍率、循环、首效高于天然石墨；

缺点：可逆容量低（340~355)、电解液的选择性差；电芯原材料技术信息负极—人造石墨（3)MCMB（中间相碳微球)优点：循环、倍率、低温性能好、首效高；缺点：成本高、压实（~1.3)和容量略低（320~340)于人造石墨。

电芯原材料技术信息负极—人造石墨软碳优点：价格与人造石墨差距不大；过充、过放性能好；倍率、低温性能优于传统石墨；缺点：首效低、压实低、可逆容量低（＜300)、循环差；含有较多的杂质；（5)硬碳优点：过充、过放性能好；容量高（500~700)；倍率、低温性能较好；缺点：循环比较差、首效低、压实低（~1.0)价格较贵；电芯原材料技术信息负极—人造石墨电芯原材料技术信息负极—人造石墨MAG

106MAG

07取向指数小，有利于提高Li的扩散速度;取向指数小，后续膨胀小，一定程度上有利于循环电芯原材料技术信息电解液电解液是电池重要的组成部分，在电池正负极之间起着传导离子的作用，是连接正负极材料的桥梁。电解液组成:锂盐、溶剂及添加剂。国内电解液主要供应商:广州天赐、深圳新宙邦、国泰华荣、东莞杉杉、天津金牛等。

电芯原材料技术信息技术指标：密度（25℃)g/cm3水分（卡尔费休法)游离酸（以HF计)电导率（25℃)1.23±0.03≤20ppm≤50ppm10.4±0.5

ms／cm锂盐：六氟磷酸锂LiPF6溶剂：碳酸酯类溶剂EC.DMC.EMC添加剂：成膜剂、防过充、阻燃剂、稳定剂等电解液目前锂电池最核心的机密在于电解液，因此电解液也被称为锂电池的“黑匣子”；电解液类似于锂电池的“血液”，起到传递“营养物质”的作用；普通电解液大概占电芯总成本~10%，低温电解液15%~20%；（4)32650电芯，电解液中Li含量大概是正极材料的1/10；电芯原材料技术信息电解液电解液构成:溶剂体系+锂盐+添加剂有机溶剂：环状碳酸酯（EC.PC），链状碳酸酯（DMC.EMC.DEC），羧酸酯类（MF、MA、EA、PA、EP）；EC为主要成膜物质，动力电池中使用量一般不超过30%；DMC和DEC对比，DMC一般用于圆柱；电芯原材料技术信息电解液电解液构成：溶剂体系+锂盐+添加剂在相同的电解液溶剂中，不同的电解质盐与溶剂的反应活性也不同，因而使得所形成的SEI膜的组成、厚度有一定的差异，进而导致膜的阻抗及导电性不同。LiClO4—综合性能较好，强氧化性导致安全性能不高;LiAsF6—综合性能较好，但毒性太大;LiPF6—综合性能较好，但是易吸水水解;热稳定性差，60-80℃左右就有少量分解成为LiF;LiBF4—低温性能较好，但价格昂贵和溶解度较低。电解质锂盐的主要差别在于阴离子种类不同,造成SEI膜的形成电位和化学组成有差别。

电芯原材料技术信息电解液电解液构成：溶剂体系+锂盐+添加剂1、成膜添加剂（VC.PS、ES）2、导电添加剂（胺类、冠醚类）3、阻燃添加剂（含P、F的有机物）4、过充电保护添加剂5、控制电解液中水和HF含量的添加剂6、改善低温性能的添加剂（PC.LiBOB、硫酸酯类）7、多功能添加剂（FEC.VEC）电芯原材料技术信息隔膜隔膜是关键的内层结构之一，主要作用是：使电池正负极分隔，防止两极接触短路;具有离子通过的功能;电池过热，通过闭孔

功能阻隔电池中电流传导。隔膜主要生产原料为聚乙烯PE、聚丙烯PP，目前生产工艺有干法和湿法，具体产品对比如下表：电芯原材料技术信息隔膜产品干法单拉膜干法双拉膜湿法双拉膜成本低低高孔径大小大大小微孔分布较均匀不均匀均匀针刺强度低较高高拉伸强度差较好好，显各向同性厚度厚厚相对薄安全性能差较好好粘结剂英文简称PVDFPoly(vinylidene

fluoride)CMCCarboxymethyl

CelluloseSBRPolymerized

Styrene

ButadieneRubber中文名称聚偏氟乙烯羧甲基纤维素钠丁苯橡胶结构组成白色粉末

偏氟乙烯均聚物白色粉末羧甲基取代基的纤维素白色乳液丁二烯和苯乙烯共聚物作用正极粘结剂增稠剂、放沉降、稳定剂负极粘结剂供应商比利时苏威、法国阿克玛、日本吴羽亚什兰、斯比凯可、陶氏化学、大赛璐日本JSR、瑞翁、双日电芯原材料技术信息导电剂KS-6电芯原材料技术信息VGCF类型

粒径nm电阻率Ω·m比表面积

特点m2/g导电炭黑

40Super

P≤0.0162

小颗粒导电碳黑，在正负极中均可用，完全没有储锂功能，只起导电作用。导电石墨

片状≤0.000121±3

大颗粒石墨粉，羽毛状，具有一定的储锂功能。纳米碳纤维

150≤0.000113

专用于锂电池的高效超导碳黑，支链状，纯度高，导电性能特别好。碳纳米管CNTs7-15≤0.0001190-260形成导电网络,导电性能好,良好导热性减少电池的极化,提高电池的高低温性能,对于分散要求较高。

石墨烯

GNs片状≤0.0000015±0.5面接触导电剂,导电性能最佳,对于分散要求过高。

导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能,在极片制作时通常加入一定量的导电物质,从而提高电极的充放电效率。

集流体—铜/铝箔外观抗拉强度无折痕、无草痕、无压痕、无卷边、表面无氧化,无铝屑,铝粉,铝箔卷错层不允许超过1mm。≥150延伸率（常温)≥1表面润湿性≥32负极-铜箔项

目电芯原材料技术信息规

格外观铜箔表面光滑、平整、色泽均匀;无氧化、生锈、腐蚀、油污等现

象;切边平齐，无毛刺;抗拉强度≥294延伸率（常温)≥4表面润湿性≥46集流体,是指将电池活性物质产生的电流汇集起来形成较大的电流对外输出,其与活性物质充分接触,内阻很小,具有良好的导电性能。正极-铝箔项

目

规

格钢壳/中心管电池钢壳性能特点：①

材料为宝钢BDCK-SD材质。冷轧碳素钢，屈服强度≥270MPa，加工性能好，精度高，强度高;②

电池表层硬度高，40-55HRC，外壳不易变形，具有一定的承压性。②

表层镀镍：厚度为2.5~7um，镀层无起皮，剥落，使电池具有良好的耐腐蚀性能，耐酸性和耐盐雾腐蚀能力。电池中心管性能特点：①

材料为304奥氏体不锈钢。表面光滑，色泽均匀。②由于不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，使中心管具有很好的耐腐蚀性能。

电芯原材料技术信息盖帽序号组成材质1小垫圈铁氟龙2密封圈聚乙丙烯3孔板纯铝4膜片纯铝5上盖铁镀镍包边盖帽是电芯结构的重要组成部分，主要作用为提供电池封闭功能、提供安全阀门的作用、起正极导电端子的作用。盖帽技术要求：①

密封圈材质为聚乙丙烯，135℃不变形;②

表面光滑、壁厚均匀、外观无损;③

盖帽拉断压力1.2-1.5MPa，开启压力为1.6-2.0MPa;④

小垫圈350℃高温下不变形及融化等电芯原材料技术信息极耳极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体,通俗的说电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。项目正极极耳负极极耳材质铝带镍带特点电芯原材料技术信息导电性好,与正极铝箔