《锂离子基础知识》PPT课件.ppt

1、,锂离子电池芯介绍,目录 一电池的基本知识 二制造工艺 三性能介绍 四应用技术,电池分类 基本概念 锂离子电池的组成 锂离子电池的工作原理,一电池基本知识,1.电池分类,一次电池 小型二次电池：镍镉、镍氢、锂离子 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,2基本概念 a内阻 R = Rf + R b容量与比容量 理论容量 C0 = 26.8( m0 / M ) = m0 /q 273.8 mAh /g 实际容量 C = I * t 140 mAh /g 比容量 Cm= C/m （Ah/kg mAh/g） c自放电 单位时间内容量降低的百分数 d使用寿命与贮存寿命 一

2、次电池寿命指工作时间，二次电次指充、放电循环寿命 及贮存使用寿命,3组成 a正极 LiCoO2 + PVDF + 溶剂 + 乙炔黑 + 导电基体铝Al箔 b负极 C碳材料 + PVDF + 溶剂 + 乙炔黑 + 导电基体铜Cu箔 先将前几种物质制备成均匀分散的粘稠状的浆料，再涂覆于导电箔片上 C 电池容量 = Cm活性物比容量 * m 涂布在箔片上的活性物质量 c隔膜 PP/PE/PP 聚乙烯/聚丙烯 复合膜 d电解液 1M/L LiF6P有机溶剂 EC+DEC+DMC e外壳 Al壳 钢壳 铝复合膜 f其它 盖板 镍带 铝带 绝缘胶 保护片等,锂离子电池正极,锂离子电池负极,锂离子电池隔膜,

3、锂离子电池电解液,性质： 无色透明液体，具有较强吸湿性。 应用： 主要用于可充电锂离子电池的电解液，只能在干燥环境下使用操作（如环境水分小于20ppm的手套箱内）。 规格： 溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6浓度 1mol/l 质量指标： 密度（25）g/cm3 1.230.03 水分（卡尔费休法） 20ppm 游离酸（以HF计） 50ppm 电导率（25） 10.40.5 mscm,工作原理图：,4.工作原理,工作原理图：,极片制备,电芯装配,分级检测,电芯注液、化成,二电 芯 工 艺,极片工艺,配 料 负极(C+导电剂+PVDF液) 正极(LiCoO2+导

4、电剂+PVDF液),制 浆,涂 布 尺寸,分 切,辊 压 密度,干 燥,制粘合剂溶液PVDF,装配工艺,极耳铆接（超声焊接）,卷绕 （+隔膜）,芯子压扁,短路检验,装壳,装 盖,激光封口,焊缝检验,化成工艺,真空干燥,注液,化成,清 洗,点焊注液孔6h内,压扁,贴盖板胶,测试电压,分选工艺,老化,分容,测自放电,分选内阻、电压,成品检验,入 库,出货,售前检,分选厚度,液态锂离子电池生产所用设备,真空搅拌机 拉浆机（涂布机） 裁切机 辊压机 卷绕机 激光焊机 真空注液机 化成检测柜,涂布机,真空搅拌机,激光焊机,化成检测柜,电性能 安全性能,三电池性能评价,a容量 b内阻 c电压 d厚度 e自

5、放电 f高低温性能 g循环性能 i. 充放电曲线,电性能,容 量 C 平均容量 = 138 mAh /g * 4.32 g = 596 mAh,内 阻 R = Rf + R,电 压 标称电压(工作电压): 3.7 V 充电最高电压: 4.2 V 放电截止电压: 2.75 V 最佳贮存电压: 3.8 0.1 V (45%60%容量荷电状态) 现行业出货电压: 3.8 3.9 V 过充电保护电压: 4.28V以下,厚 度,自放电性能,温度特性 电芯低温放电容量大于80%（-20 、0.2C），高温放电容量大于90%（55 、1C）,60,0,-20,25,-10,电池循环性能 1C满充电4.2V，

6、1C放电2.75V，循环300周。,充放电曲线图,倍率放电性能 锂离子电芯最大放电电流可达3C倍率，1C放电时间大于60分钟,0.2C,2C,1C,0.5C,3C,0.2C,2C,1C,0.5C,3C,BS9300 新威容量/循环测试仪,内阻测试仪,（一）机理 （二）措施 （三）项目 a短路性能 b过充电性能 c热冲击性能 d针刺 e自由跌落,安 全 性 能,一、电池不安全性的发生条件与机理,发生条件： 锂离子电池的安全性问题主要发生在电池的非常状态下。这些状态包括：异常充放电状态，如过充和短路；机械条件滥用：如冲击、穿刺、振动等；异常受热状态：如高温等。最危险的因素：过充、短路（含内部短路）

7、和高温冲击。 发生机制： 由于电池内部温度过高，引发系列热放反应，导致电池内部热量的大量积累，结果造成电池内压急剧上升，发生爆炸、燃烧。,表1 锂离子电池材料的热稳定性,不安全行为的发生机制,A.当电压超过电解液的分解电压时（约4.5V)，造成电解液的氧化分解，并放出大量的热，引起电池温度的升高； B.短路时，电池的放电电流可达20C以上，过大的电流导致电池温度快速上升； C.热冲击直接导致电池温度过高 当电池温度达到阳极钝化层的分解温度时（约130），表面钝化膜开始分解，引发电解液同阳极LixC6放热反应，促使电池温度继续上升。当电池内部局部温度升高到约200时，阴极物质发生分解析氧，并继续

8、同电解液发生剧烈反应，产生大量的热量并形成高内压。从而导致发生爆炸、燃烧等不安全行为。,1. 添加剂 原理:在电解液中加入聚合物单体分子，当充电电压超过限制时,电极表面发生聚合成膜，电氧化聚合反应封闭电极表面，阻断电池反应以防止不安全行为的发生；,提高电池安全性的措施：,a.空白溶液; b.添加后,2. 隔膜 PP/PE/PP 好于 PE 、PP；当电池受热时，内部隔膜中间层PE微孔先封闭，阻碍电流通过，从而起到安全作用； 3. 安全阀 安全阀的开启压力及灵敏度是影响电池安全性的重要因素，能在一定程度上减小爆炸的威力； 4. 结构设计 指电芯内部安全隔离措施，包括正负、极及隔膜宽度，固定限位片

9、，负极极片两端贴胶，芯子贴胶等。,提高电池安全性的措施：, 外 短 路 电池满充电后，用电阻小于50 m的导体将正负极短路。,3项 目, 过 充 电 电池在1C倍率、5V电压条件下过充电，电池不爆炸、不起火, 热 冲 击 电池满充电后，放入温箱以5 /min的速率升温至135，保温30min 。,电池鼓壳、发热， 不起火、不爆炸。,针 刺 将电池固定在安全装置的夹具上，用直径2.5mm的钢钉用力打下，使电池完全穿透。,电池漏液、发热， 不起火、不爆炸。,自 由 跌 落 X、Y、Z六个面在1000mm的高度上各跌落2次,跌落测试仪,BS9360电池测试仪,振动测试仪 碰撞测试仪,四应用技术,1应

10、用 2检测 3加工 其它,Li-ion Battery,应用领域,检测,测试方法： 1恒流充电 ：1C 4.2V 60min 2恒压充电：4.2V 20 mA 90min 3恒流放电：1C 2.75V 70min 前三步是用于分选容量 4. 恒流充电 1C X V 60min 5恒压充电：X V 20 mA 60min 注:此两步用于补电，要求采用恒流恒压充电，这样可获得电压一致性好的电芯。,测试仪器：BS9083,加 工,点焊：铝壳正极、钢壳负极最佳点焊位置电芯底部。 超声焊：压力太大可能会对电芯挤压。 锡焊：不要碰到电芯，否则会造成鼓壳。,加 工,贮存：产品在温度2510、湿度4585RH条件下平放贮存，若贮存期在半年以上，则用标准充电方式将电池充电到 3.90V。