锂电池基础知识

目录,一、常用电池介绍二、锂离子电池用途三、PACK生产物料分类及应用介绍四、PACK组装流程及工位要点,一、常用电池介绍电池：是将化学能转化成电能的一种产品，目前市场上常用的电池有镍隔电池、镍氢电池、铅酸蓄电池、锂电池。,1、镍隔电池：电池单体电压1.2V、电池具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单、有较强的耐深度放电能力，并且在低温、大电流放电时，其容量无明显下降。镍隔电池缺点：有记忆效应，使用中尽量放完电后再进行充电、因其中的金属镉有巨毒不利于生态环境的保护、产品价格高且其报废后必须进行回收，耐高温性能较差。,2、镍氢电池：电池单体电压1.2V，容量是镍镉电池的二倍，内部无毒重金属元素，更环保。镍氢蓄电池的比能量较大、使用寿命长，过充电和过放电性能好，能带电充电，并可以实现快速充电。低温性能较好，能够长时间存放。镍氢电池缺点是自放电率比较高、成本太高。,3、铅酸蓄电池：性能可靠，价格低廉，技术较成熟，是目前应用最广泛的电池之一。但铅酸蓄电池质量重，过充电、过放电性能差，易自放电，比能量、能量密度和寿命不够理想，快速充电困难。,4、锂电池：分一次电池和二次电池两种:一次电池为不可充电电池，形状为早期所用的长方形、圆柱形及纽扣形。电池的正极材料是锂金属，负极材料是碳材。二次电池为可充电电池，也就是目前市场上常见的锂离子电池。锂离子电池又分液态锂离子电池与聚合物锂离子电池两种。,5、太阳能电池:通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置,4.1液态锂离子电池与聚合物锂离子电池两者所用的正负极材料都是相同的，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,。本公司生产的圆柱电池及软包电池主要是以液态锂离子电池为主。,4.2加工工艺：聚合物锂离子电池越薄越好生产，理论上可以生产出0.5mm以下厚度的电池。液态锂离子电池正好相反，越厚越好生产，低于4mm厚度的电池很难生产。,4.3锂离子电池的工作方式：当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。,4.4在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。Li-ion就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion又叫摇椅式电池。,二、锂离子电池用途,锂离子电池的应用广泛，主要是两大类别：以钴酸锂为主要应用的移动数码消费产品和以磷酸铁锂为主要应用的动力电池产品。移动数码消费产品包括手机、MP3、笔记本电脑、数码相机等；动力电池产品包括电动工具、矿灯市场、风电和太阳能储能市场，以及电动自行车、电动摩托车、电动轿车和电动客车市场等。,公司电池特性及组成,标称电压：容量：内阻：充电限制电压：充电保护电压：放电保护电压：充电模式：先以0.2C/1C电流恒流充电至4.2V，然后恒压充至充电电流为0.01C止。放电模式：以0.2C/1C电流恒流放电至2.75V或3V止。短路保护：外形尺寸：重量：,常用参数介绍,一、电池的容量是指在一定的放电条件下可以从电池获得的电量，分理论容量、实际容量、额定容量。1.理论容量是指对活性物比能量计算，制造电池得出的容量为理论容量。2.实际容量是指电池在一定的放电条件下实际放出的电量。3.额定容量在设计和制造电池时，规定电池在一定放电条件下应该放出的最低限度的电量。实际容量总是低于理论容量。二、自放电是指电池在开路时，在一定条件下（温度、湿度等）存放时容量下降。三、电池的内阻电池内阻有欧姆电阻和电极在电化学反应时所表现的极化电阻。欧姆电阻、极化电阻之和为电池的内阻。1.欧姆电阻由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成。隔膜电阻是当电流流过电解液时，隔膜有效微孔中电解液所产生的电阻。2.极化电阻是指电化学反应时由于极化引起的电阻。包括电化学极化和浓差极化引起的电阻。,三、PACK物料分类及功能介绍,PACK物料主要分以下几类：电芯、塑胶件、五金件、标准件、管理系统、充电器、导线、胶纸胶带、绝缘材料、填充材料、接线端子、产品标贴、包装材料。,1、电芯：电芯根据原材料不同主要分为锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等，根据外观形状分为圆柱及软包两种。为了保证电池组的一致性，在进行组装电池组之前，先将同一容量档的电芯按分级标准进行分档配组，再将分组后的电芯进行组装。,2、塑胶件：主要应用于外壳及配件，表面应光滑、无划痕、裂纹、缩水、变形等注塑不良现象。塑胶件需与其它部件进行试装，试装应顺利、配合良好、无错位、离口等不良现象，产品需经品质检验合格后才可采用。所用塑胶件因结构要求，材质大都为ABS和ABS+PC。,3、五金件：主要应用于电池内部导热部件、电池组外壳、外箱。表面应光滑平整，无污渍、批锋、沙眼、生锈，毛刺，表面镀层无脱落。与其它零部件试装，试装应顺利、配合良好、无错位、离口等不良现象。五金加工方式有车、铣、刨、磨、钳、冲压、铸造等方式。,4、标准件：定义：按照国家标准(GB)、行业标准,或者国外的标准生产的零件。主要是为了维修替换方便,如螺钉,键,法兰,轴承，螺丝、平垫片、弹弓等都是标准件,在设计的时候可以直接从市场上买到所需的零件,而不需要专门的单独制作,减少了成本,提高了劳动效率。,5、管理系统：分PCM和BMS两种。保护板又称PCM，一般可以管理电芯串数在20串以内，电流小于50A的电池组，常用于电动自行车。BMS又称管理系统，主要应用于大功率电池组，除了包含保护板的功能，还包括比如容量（SOC）预测功能、通讯功能、故障预警功能等。,6、充电器：市场上主要有塑胶充电器及金属壳充电器两种。塑胶充电器成本较低，散热效果不好；金属壳散热效果好、质量好、但价格偏高。充电器的选用需注意，因国家不一样，充电插头也不一样，充电电压也不一样。,7、导线：目前公司用的是UL3135硅胶线，此种硅胶线优点是耐高温高压，耐温可达200，电压可达600V，缺点是导线胶皮太软，容易破裂，在生产中需非常小心，避免损坏导线。市场上另有一种UL1007导线，它的优点是胶皮坚硬，不易损坏，额定电压：300V，缺点是额定温度只有80。导线导体材料可为镀镍、镀锡、镀银铜丝。它是一种由多根镀镍、镀锡、镀银铜丝的导线组成。导线型号大小的不同过不同的电流，可根据实际要求选用导线。,8、胶纸胶带：玛拉胶带、皱纹胶带、透明胶带、茶色高温胶带、红色高温胶带、纤维胶带。,8.1玛拉胶带：具有很强的耐高温耐电压性能，有极佳的抗化学品、抗化剂和防潮能力，并可抵受切割和磨损,适用于变压器、马达、电容器等各类电机、电子阻件之绝缘包扎。目前主要应用于电芯间的捆绑固定。,8.2皱纹胶带：有极佳的粘性，耐温性好，抗拉强度佳，保持力好且揭除后不留任何残胶，能在高温环境下进行多次烘烤使用，用于各种遮蔽，细线遮蔽。,8.3透明胶带：常用胶带之一，具有高抗拉伸力、质轻、无毒、无味、环保、低成本、持粘强、耐温180，适用于各种产品的粘接及封箱。,8.4茶色高温胶带：抗化学溶剂性好，高粘着力、撕离不留残胶具有极佳的耐高温性，可在280的温度范围内使用。目前主要应用于极耳顶部排线的固定。,8.5红色高温胶带：具有极好的耐高温性，电绝缘性、抗化学性，具有高粘着力，柔软服帖和撕离不留残胶等特性。主要应用于极耳间的绝缘。,9、绝缘材料：青稞纸、EVA胶垫、环氧树脂板,9.1青稞纸：具有良好的绝缘性、柔韧性、耐水、耐磨、耐油脂、耐老化，多用于硬质零部件接合中的隔垫。,9.2EVA胶垫：表面光滑，手感柔软而富有弹性，有着良好的防震、减震、防潮、防磨损、耐压的效果。主要应用于电池组的间隙填充及零部件之间的支撑。,9.3环氧树脂板：具有较高的机械和介电性能，较好的耐热性和耐潮性，并有良好的机械加工性，主要用于样品电池的包装和零部件间的绝缘。,10接插件：是电路与电路之间的连接工具，它分为接件和插件两部分，统称为接插件，在实际工作中配合护套使用。使用接插件接线方便、能显著提高工作效率，本公司常用的有子弹头接插件、插片接插件等。,11标贴：标贴的种类很多，材质为肖银特，主要用于表达公司的名称、产品的安全警示的提醒。作业中注意贴标贴时被贴表面保持清洁，否则可能会导致边缘有翘起现象。另外标贴位置严格按照作业要求进行粘贴，尺寸不能有错。销往国外的产品，标贴必须符合ROHS环保要求。,12包装材料：纸箱、纸槽、纸板、珍珠棉、缠绕膜、防潮塑料袋。产品进行包装时可根据具体要求，使用纸槽纸板及缠绕膜进行电池固定，再用珍珠棉将电池组之间进行隔离和填充，最后装入防潮塑料袋中再进行装箱。纸箱表面文字及标识应印刷清晰（中性纸箱除外）。出口产品的包装纸箱一般采用危包纸箱进行包装，每箱重量一般不大于10KG。,四、PACK组装流程：,组装电池组,五、PACK各工序组装要点：,1、电芯分组：目的是将同一档次的电芯进行配组，保证电池组串联后的一致性。配组时需严格按照作业技术要求将同一档次的电池组进行配组，配组后的电芯小心摆放，避免发生短路和压伤。,2、捆绑电芯：将同一组的电芯进行捆绑固定。串联电池组时先将每两只电芯为一组面对面进行捆绑，再将几组按正负极顺序进行串联捆绑。电池组并联时先将同一组的电芯的正负极按同一方向进行并在一起。所有电芯之间需用EVA胶垫进行隔开，用玛拉胶带将电芯捆绑在一起。捆绑电芯时注意电芯极耳之间需用红色高温胶带隔开，防止发生短路；玛拉胶带缠绕电芯时需上下整齐一致。,3、装PCB连接板：连接板主要作用是串联极耳。连接板上有铜箔，焊焊后可增加导电面积。作业中需注意：穿极耳时须使用塑胶镊子进行操作，防止电芯之间发生短路、极耳压在铜箔上后不可超出铜箔、每个焊点焊锡时尽量在五秒以内，锡点加热时越长容易损坏电芯、各个焊点焊接后保持一致。,4、电池组焊导线及排线：根据保护板的技术要求确定排线接线方式，将每根排线焊接在各个焊点的两端，每个焊点时间不可超过3秒。焊接完成后需用茶色高温胶带将排线固定在电池的顶部，并在每个焊点进行打胶，防止排线断裂。,5、导线加工：所有导线、排线尺寸根据生产需要，裁剪成相应的尺寸，并在两端进行剥线和上锡。需要连接接插件的导线需用压线钳将导线与接插件压接在一起，并进行上锡。,6、电池壳配件加工：各个配件（电池锁、充放电口、保险座、电量显示板）按照作业要求进行焊接导线。带有接插件导线在焊接在配件之前需将接插件的护套、热缩套管装入导线后再进行焊接，焊接后的每个焊点须用热缩套管进行保护，,7、组装电池外壳：各个配件（电池锁、充放电口）装入壳盖，螺丝尽量一次锁紧，