2020年高远电池锂离子电池基础知识培训教材ppt课件

1、株洲市高远电池ZHUZHOU GAOYUAN BATTERY CO.,LTD 电池的定义 电池分类 锂离子电池之电化学反响机理 锂离子电池之运用领域 锂离子电池之构造 液态锂离子电池之工艺流程 液态锂离子电池之消费设备 锂离子电池之性能目的 手机锂离子电池的运用电池的定义 什么叫电池？ 电池是一种可以将化学能转化为电能的一种安装。电池的分类1.按任务性质分2.按电解液分3. 按电池所用正、负极资料划分4.按用途分5.其它分类运用领域、性能电池的分类1.按任务性质分一次电池原电池二次电池可充电池电池的分类2.按电解液分碱性电池锌锰电池、镉镍电池，镍氢电池等酸性电池锌锰电池、铅酸电池有机电解液电池

2、锂离子电池电池的分类3. 按电池所用正、负极资料划分 锌系：锌锰电池、锌银电池等镍系：镉镍电池、氢镍电池、镍锌电池等锂系：锂锰、锂铁、锂镍钴锰电池等其它体系 电池的分类4. 按电池用途分数码电池：手机、电脑、MP3、MP4等动力电池：汽车动力、自行车动力等仪器仪表电池：万用表、电子称等储能电池：蓄电池备用电源什么叫锂离子电池？锂离子电池是指以锂离子为反响活性物质的可充式电池，当电池放电到终止电压后可以再充电，以恢复到放电前的形状。正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、LiFePO4或LiXMnO2 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。电解质为溶解有锂盐LiPF6 、 LiAsF6等

3、有机溶液。 充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂形状。 放电时那么相反。锂离子电池电化学反响机理正极反响：LiCoO2= Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 负极反响：C + xLi+ + xe- = CLix 电池总反响：LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反响的逆反响。锂离子电池特点 高能量密度 高任务电压 长循环寿命 电化学特性稳定 荷电坚持才干强 无污染 无记忆效应运用领域Li-ion Battery锂离子电池构造 正极 活性物质LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2、 LiFePO4) 导电剂、溶剂、粘

4、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LiPF6 + DMC EC EMC) 外壳五金件铝壳、盖板、极耳、绝缘片方角形锂离子电池构造图圆柱形锂离子电池构造图软包装锂离子电池构造图锂离子电池构造正极 正极物质：钴酸锂+碳黑+PVDF锂离子电池构造负极负极集流体：镍带约0.07mm厚锂离子电池构造隔膜材质：单层PE聚乙烯或者 三层复合PP聚丙烯 +PE+PP厚度：单层普通为0.0160.020mm 三层普通为0.0200.025mm锂离子电池构造电解液性质： 无色透明液体，具有较强吸湿性。运用： 主要用于可充电锂离子电池的电解液，只能在枯燥环境下运用

5、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 分量比 LiPF6浓度 1mol/l质量目的： 密度25g/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锂离子电池消费工艺流程负极配料正极涂布负极涂布正极制片负极制片正极焊片负极焊片裁隔膜正极配料正极+隔膜+负极全检、吸尘一测短路压芯包底、放绝缘片、包顶入壳二测短路激光焊烘烤脱气高温老化注电解液预充压钢珠清洗常温搁置分容出货检验贴面垫包装测内阻测厚度出货客户锂离子电池性能 常规性能： 容量 电压 内阻 可靠性性能： 循环寿命 放

6、电平台 自放电 储存性能 高低温性能 平安性能 过充 短路 针刺 跌落 湿水 低压 振动容量 电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，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。容量的几种表达方式电池的容量可以分为实际容量、额定容量、实践容量。实际容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高实际值。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实际电量，单位为Ah/kgmAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。实践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，其值小于实际容量。额定容量也叫

7、保证容量，是按国家或有关部门公布的规范，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限制的容量。电压开路电压 电池在开路形状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复原电极电势与负极电极电势之差。 任务电压 任务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。在电池放电初始的任务电压称为初始电压。 电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的任务电压低于开路电压。内阻电流经过电池内部时遭到阻力，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，由于活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改动。电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻

8、，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添加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。 容量的几种表达方式循环寿命 电池在完全充电后完全放电，循环进展，直到容量衰减为初始容量的80%，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次行业规范，最高可达1000次以上。放电平台1C手机电池 时间平台 电压平台 容量平台放电平台时间平台1.标称平台：根据客户要求或国家国外、国际、行业规范

9、要求，电池在1C倍率下的最低放电时间。表达方式为分钟。规范、要求2.实践平台：在1C倍率下，3.6V的放电时间与截止3V时的放电时间的比值。表达方式为百分比。测试3.运用平台：在1C倍率下，以60min为规范放电平台，实践放至3.6V的时间与60分钟的比值。表达方式为百分比。 出货放电平台 电压平台：按表达方式分。 1.电压值：包括中值电压和平台电压，表达方式为电压值，如3.73V。资料评价 中值电压：放电至3V的时间中点对应的电压值。资料测试、性能评价 平台电压：电池电压平稳下降的电压段的中点。资料评价 2.电压范围：电池电压平稳下降的范围。其表达方式为范围值，如3.633.85V。资料性能

10、评价企业管理资源网m448/ 企业管理资源网m448/ 企业管理资源网m448/ 企业管理资源网m448/ 放电平台 容量平台 1.标称平台。根据国家国外、国际、行业规范要求，放电至3.6V的最小要求容量。 2.实践平台。实践放电至3.6V的容量。 3.百分比平台。包括测试平台和出货平台。 测试平台：电池放电至3.6V的容量与放电至3.0V的容量比。 出货平台。电池放电至3.6V的容量与标称容量的比值。放电平台实例：标称800mAh，实践825mAh自放电 电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放电至3.0V，其容量记为C2；电池初始容量记为C0；1-C2/C0即为该电池之月自放电率 行业规范

11、锂离子电池月自放电率小于15%，我们可以做到6%-8% 电池自放电与电池的放置性能有关，其大小和电池内阻构造和资料性能有关记忆效应记忆效应是针对镍镉电池而言，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，虽然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。同样在每一次运用中，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。 要消除这种效应，一是采用小电流深度放电如用0.1C放至0V一是采用大电流充放电如1C几次。镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应电池不良工程及成因电池不良工程及成因 :1.容量低产生缘由：a. 附料量偏少； b. 极片两

12、面附料量相差较大； c. 极片断裂；d. 电解液少e. 电解液电导率低；f. 正极与负极配片未配好偏轻；g. 隔膜孔隙率小；h. 胶粘剂老化高温附料零落； i.卷芯超厚极片压片厚度过大、未烘干或电解液未浸透j. 分容时未充溢电； k. 正负极资料比容量小。2.内阻高产生缘由：a. 负极片与极耳虚焊/假焊； b. 正极片与极耳虚焊/假焊； c. 正极耳与盖帽虚焊/假焊；d. 负极耳与壳虚焊/假焊; e. 铆钉与压板接触内阻大； f. 正极未加导电剂；g. 电解液锂盐分解； h. 电池曾经发生短路； i. 隔膜纸孔隙率小。3.电压低产生缘由：a. 副反响电解液分解；正极有杂质；有水； b. 未化成

13、好SEI膜未构成平安；c. 客户的线路板漏电指客户加工后送回的电芯； d. 客户未按要求点焊客户加工后的电芯；e. 毛刺，粉尘； f. 微短路； g. 负极界面产生枝晶。电池不良工程及成因电池不良工程及成因 : 4.变形量过大的缘由有以下几点:a. 焊缝漏气; b. 电解液过少; c. 未烘干水分;d. 盖帽密封性差; e. 壳壁太厚; f. 壳太厚;g. 卷芯太厚(附料太多；极片未压实；隔膜太厚)。5.起鼓成因有以下几点 a. 未化成好SEI膜不完好、致密； b. 烘烤温度过高粘合剂老化脱料； c. 负极比容量低；d. 正极附料多而负极附料少； e. 盖帽漏气，焊缝漏气； f. 电解液分解，电导率降低。g电池制造过程吸水 电池不良工程及成因电池不良工程及成因 :6.爆炸a. 分容柜有缺点呵斥过充；b. 隔膜闭合效应差; c. 内部短路; d. 外部短路；7.短路 a. 料尘； b. 装壳时装破