XXXX年电池综合知识培训ppt课件

1、电池综合根底知识培训资料2021年度培训资料MAKE:ENG/覃正君TIME:2021.05.03:420968286 :51003063 章节目录 1.锂离子电池的电解液2.各种资料电池的对比3.锂离子电池的平安性能影响要素4.挪动电源在消费电子上的运用 第一章:锂离子电池的电解液 1.电池的电解液是电池的一个重要组成部分，对电池的性能有很大的影响。但是水的实际分解电压只需1.229V，而锂离子电池电压高达34V，所以必需采用非水电解液作为锂离子电池的电解液。 电解液综述 ： 第一章:锂离子电池的电解液 2.锂离子电池电解液分为液体、固体和溶盐电解质三类： 电解液综述 ： 第一章:锂离子电池

2、的电解液 锂离子电池采用的电解液是在有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体。虽然有机溶剂的锂盐的种类很多，但真正能用于锂离子电池的却很有限，普通作为适用锂离子电池的有机电解液应该具备以下性能： 1、离子电导率高，普通应到达10-3210-3Scm-1；锂离子迁 移数应接近于1。2、电化学稳定的电位范围宽；必需有05V的电化学稳定窗口3、热稳定性好，运用温度范围宽，能在范围内稳定。 有机溶剂电解质的性能要求： 第一章:锂离子电池的电解液 4、化学稳定性高，与电池内体系的电极资料如正极、负极、集电体、隔膜、胶粘剂等根本上不发生反响。5、平安低毒，最好可以生物降解。6、尽量能促进电极反响的进展。7、对

3、于商品锂二次电池，容易制备，本钱低也是一个重要的思索要素。有机溶剂电解质的性能要求： 第一章:锂离子电池的电解液 1.与正负极的相容性。2.随电压升高，电解质溶液分解产生气体使内压增大，导致对电池空难性的破坏以及升高电池任务温度时溶剂的抗氧化才干较低。电解液目前存在的突出问题 ： 第一章:锂离子电池的电解液 电解质的好坏直接关系到电池的容量、运用寿命等性能适宜的电解质盐必需具备下述条件：1.溶液的离子电导率高；2.化学稳定性好，即不与溶剂、电极资料发生反 应，热稳定性好；3.电化学稳定性好，具有较宽的电化学窗口；4.使锂在正反极资料中的嵌入量高和可逆性好等。总述 ： 第一章:锂离子电池的电解液

4、 电解液在电极界面上的化学或电化学反响，对电池的容量特性及充放电特性有重要的影响，经过对负极或正极与电解液界面的研讨不仅对电解液和电极资料的选择，而且对界面反响的控制，对提高电池的性能都具有重要的指点作用。电解液要素对电池性能的影响 ： 第二章:各种资料电池的对比 锂离子电池正极资料的特点和性能:LiCoO2 氧化钴-锂 这种资料是我们国内电池厂用的最为广泛，最为稳定的锂离子电池正极资料之一。如今绝大部分手机电池都是运用的这种资料做正极活性物质。晶体为层状构造。任务电压范围3.04.2v。放电平台电压3.7v。循环寿命500800次。制造电芯时加工性能好，克容量140mah/g左右。电芯容量高

5、。缺陷为价钱高，平安性能差。 第二章:各种资料电池的对比 锂离子电池正极资料的特点和性能:LiMn2O4 - 锰酸锂 这种资料价钱廉价适宜做大型的动力电池，晶体为层状构造LiMnO2为尖晶石构造，这种资料合成比较困难还不能做到批量消费。任务电压范围3.04.3 v。放电平台电压3.9 v。循环寿命200-300次。这种资料纯的高温下40度以上会生成低电位的缺陷尖晶石相呵斥容量猛烈衰减，而且虽然说这种资料的任务电压范围为3.04.3 v。但是在低于3.9v时会出现一个John-Teller晶型扭曲呵斥资料构造发生破坏，所以如今合成的LiMn2O4是以掺杂改良为主。目的是为了提高这种正极资料的构造

6、稳定性。但是经过搀和改良提高资料稳定性的同时是不可防止的牺牲了资料的克容量，改良后的克容量为80-120mah/g。制造电芯时加工性能普通。电芯容量低。 第二章:各种资料电池的对比 锂离子电池正极资料的特点和性能:LiFePO4 -磷酸铁锂 这种资料平安性能高适宜做对能量密度要求不高的动力电池。如今所发现的最为稳定的锂离子电池正极资料。晶体为橄榄石构造根本不导电！任务电压3.03.6v放电平台电压3.33.45v。循环寿命20005000次。由于其晶体构造根本不导电，所以在这种资料制造的时候粉体颗粒做的很小，然后在其外表包覆一层碳提高其导电性。这样就呵斥其加工复杂。而且制造电芯时加工性能差。克

7、容量140mah/g左右。电芯容量低。价钱中等。 第二章:各种资料电池的对比 锂离子电池正极资料的特点和性能:Li(NiCoMn)O2-镍钴锰酸锂 这种资料克容量高，约为160170mah/g，晶体为层状构造。任务电压范围3.04.3v。放电平台电压3.6v。循环寿命500800次。制造电芯时加工性能普通。电芯容量高。价钱中等。缺陷：高温大于70度时有气体产生。适宜做钢、铝壳锂离子电芯。 第二章:各种资料电池的对比 锂离子电池正极资料的特点和性能:LiNiO2-镍酸锂 这种资料克容量高，约为170180mah/g，晶体为层状构造。任务电压范围3.04.7v。放电平台电压3.3v。循环寿命低。合

8、成困难。制造电芯加工性能普通。电芯容量高。平安性能特别差。但是2006年日本松下公司处理了这些方面的缺陷，经过公开的资料阐明其做法为在正、负极片外表经过气相层积层积一层Al2O3【氧化铝 】陶瓷，处理了平安问题。 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素前言讲述：随着锂离子电池的广泛运用，对电池平安性的关注也日益遭到人们的注重，虽然相对于金属锂二次电池来说，因较为完美的处理了锂枝晶的问题而使电池平安性有了很大的提高，但仍存在许多的隐患，如：电池的耐过充性能，热冲击性能等，在很大程度上，仍达不到电池平安测试所规定的要求。因此，对平安性能影响要素的研讨也就日益重要 从根本上来说，电池平安问题的产生主要

9、有两个要素，一是电池内部由于各种缘由产生热量，当产热速度大于散热速度时，便有能够出现平安性问题；二是电池内部产生气体，当电池壳体不能接受气体的膨胀时，便会产生平安问题。而实践上，往往是两个要素同时作用。 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ：目前运用在锂离子电池中的正极资料，主要为Co、Ni、Mn的各类嵌锂氧化物。就资料特性而言，LiCoO2制备工艺简单，开路电压高、比能量大、循环寿命长，能快速充放电，电化学性能稳定，平安性能尚可；LiNiO2由于制备过程控制条件不同，很容易构成非化学计量化合物，致使电化学性能不稳定，不耐过充电；LiMn2O4耐过充电，平安性能好

10、，但循环性能差，高温容量衰减快，实际比容量相对较低，难以制得纯真的单相产物，且充放电时尖晶石构造不稳定。正极资料的影响： 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ：运用在锂离子电池上的负极资料普通均为碳素资料，如石墨、软碳、硬碳等。在锂二次电池中，过去以锂金属为负极时，电解液与锂反响，在金属锂外表构成锂膜，导致锂枝晶生长，易引起电池内部短路和电池爆炸，采用碳资料作为负极后,较好地处理了锂枝晶的问题，使电池的平安性能得到了很大的提高。但负极碳资料对电池平安性的影响仍不容忽视，主要包括如下一些情况：1.随着温度的升高，嵌锂形状下的碳资料会首先与电解液发生放热反响。同时，不

11、同的碳资料、不同的电解液之间的相容性也有很大的差别。对各类碳资料来说。碳层间距大小、碳微粒半径都将成为锂离子嵌入/脱出速率、以及碳材本身形变程度等的制约要素，也就导致了平安问题的产生。 负极资料的影响 ： 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ： 2. 在对电池进展初次充放电时，碳负极会与电解液反响生成SEI膜，膜的厚度和致密度将对电池性能包括平安性能呵斥很大的影响。假设膜不稳定或致密度不够，一方面电解液会继续发生分解，另一方面溶剂会发生共插入，导致碳构造的破坏。外表膜的好坏与碳资料的种类、电解液的组成有很大的关系。据有关报道：将碳资料外表弱氧化或经复原、掺杂外表改

12、性的碳资料以及运用球形或纤维状的碳资料都有助于SEI膜质量的提高。 3. 到目前为止，公司聚合物电池运用的负极资料根本上是石墨资料，对石墨资料而言，在充放电过程中，石墨间距层改动，易呵斥石墨层剥落、粉化，还会发生锂与有机溶剂共同嵌入石墨层及有机溶剂的分解，使电池平安性能以及其它性能遭到影响。因此，对负极资料的选择或改性是提高电池平安性能的一个重要方面。负极资料的影响 ： 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ：电池设计要素的影响 ： 电池设计过程中，假设参数选择不当，一方面会呵斥电池的容量、电压特性、循环特性达不到要求；另一方面对电池的平安性能也会呵斥影响。对电池设

13、计在平安性能的影响上而言，容量的配比是一个重要的要素，正极容量过大将会导致金属锂在负极外表堆积，构成锂枝晶而呵斥电池内部短路。正极容量过小，那么又会呵斥容量的损失，导致资料浪费。普通要求负极过量10%左右为适宜值。同时，集流体长度、厚度的选择也是须思索的要素，否那么有能够呵斥电流密度过大而构成极化景象，导致锂枝晶的构成。对极耳长度、宽度的选择也是如此，否那么还有能够呵斥内阻过大而产生发热景象。 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ：装配过程的影响 ： 电池在装配过程中必需严厉按要求进展，否那么易对平安性能呵斥影响。对负极耳的包扎必需到位，否那么裸露的铜箔或极耳处镍

14、带易构成极化电流引发平安事故。卷绕过程是关键，必需卷绕整齐，不折叠极片或隔膜。要求隔膜严厉地将正负极片隔开，不呵斥正负极片间短路。同时，操作时必需小心、仔细进展，不致于人为呵斥极片、隔膜损坏(如出现划痕，或呵斥掉料等)。 电芯冲压时力度要适当，防止挤压时呵斥掉料或挤破隔膜呵斥内部短路。装壳时最易出现的景象是划破卷芯，因此必需小心、仔细进展，防止人为地呵斥不平安要素。焊极耳时留意不要呵斥正负极耳的粘连。激光焊的焊接质量必需思索，否那么易产生短路景象。同时焊接的密封性也会对平安要素呵斥影响，否那么呵斥电解液的走漏等质量问题。 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ：运用

15、条件，运用环境对电池平安性能的影响 ： 锂离子电池对运用环境，运用条件要求非常严厉，运用不当将对电池性能呵斥严重的影响，并有能够引发平安事故。电池在高温下运用时，电解液与负极的反响将进一步发生，同时电解液有能够发生分解并放出热量，假设散热条件不好，那么有能够呵斥平安事故。在低温下运用时，锂离子堆积速度有能够大于嵌锂速度，从而产生锂枝晶呵斥短路。在过充电的情况下，一方面正极会与电解液发生氧化反响而放热，另一方面电解液本身发生分解，放热并产生气体，情况严重时便有能够发生爆炸或起火。过放时，1.5V以下铜发生溶解，小于1V时正极外表易出现铜枝晶，呵斥内部短路。 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电

16、池资料对电池平安性能的影响 ：运用条件，运用环境对电池平安性能的影响 ： 在振动、冲击、跌落、挤压等情况下，一方面电池有能够由于极耳折断、零落等缘由呵斥短路或断路，另一方面能够因电池变形呵斥掉料，内部正负极接触等景象，引发爆炸、起火等发全事故。此外，运用、保管不当而呵斥电池外部短路也有能够导致电池爆炸或起火等景象。 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ：电池平安性能检测方法及要求 ： 按GB/T18287-2000要求，对电池平安性能检测主要有4项要求：重物冲击、热冲击、过充电、短路。各检测方法及要求如下：1.重物冲击：将电池置于冲击台上，将10kg重物自1m高度

17、自在落下，冲击用夹具固定的电池(电池最大面积应与台面垂直)，电池允许变形，但应不爆炸、不起火。2.热冲击 ：将电池置于加热箱中，以52的速率升温至1502，保温30min，电池应不起火、不爆炸。 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ：电池平安性能检测方法及要求 ： 3.过充电：将装有热电偶的电池接上恒流恒压源，调理电流为3C，电压为n10V(n为电池组中电池的个数)，对电池进展充电，同时监测电池温度变化，当电池温度下降到比峰值低约10时，停顿实验。电池应不起火、不爆炸。4.短路：将接上热电偶的电池正负极短路(线路总电阻不大于50m)，监视电池温度变化，当电池温度下

18、降到比峰值温度低约10时，停顿实验。电池应不起火、不爆炸，外部温度不高150。以上检测时电池须充溢电，并搁置24小时后进展。 第三章:锂离子电池的平安性能影响要素电池资料对电池平安性能的影响 ：除国标规定以外，对电池平安测试还有如下要求：1.针刺实验：用3mm铁钉刺穿电池，允许电池漏液，但要求电池不爆炸、不起火。2.熄灭实验：将电池投入火中，允许电池起火，但不允许爆炸。3.用交流电进展充放电：用交流220V对电池进展充电。要求电池不爆炸、不起火。 4.盐水喷雾：将电池置于盐雾箱中，喷入雾化的实验盐溶液后，在一定的温度下坚持一定的时间。允许电池有锈迹，但不应走漏，爆炸。5.高温、低温循环测试:将

19、电池置于高、低温交替环境下。温度高低交替循环5次。 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 1.电池开展历程2.挪动电源的相关认识3.2021年中国挪动电源分析4.2021年挪动电源销售及购买调查报告 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 1.电池开展历程電池的誕生1791 年時義大利生理學家 Galvani- 伽尔伐尼發現了以金屬片接觸青蛙肌肉時，有收縮的現象的發生。當時 Galvani 誤以為此現象為青蛙肌肉所產生的動物電流所致，但在 1800 年義大利的物理學家 Volta-伏特 則透過不同的金屬間以一液體相接所构成的伏特電池，說明了青蛙肌肉的收縮實際上是因不同金屬片間的電位差透過青蛙肌肉作為

20、電解液而產生的電流所致. Galvani的實驗表示圖 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 1.电池开展历程一次電池一次電池的發展始于1868年魯克蘭舍(Leclanche)發明的魯克蘭舍電池，此種電池的陽極运用周圍以二氧化錳鞏固的炭棒，無危險的強酸溶液之構造，故运用相當方便，至1880年更被改良為不會溢出溶液的乾電池，也就是今日一次電池的主角錳鋅乾電池(又稱錳乾電池)的前身，不過當時的錳鋅乾電池以作為照明燈用且是手工製造為主，直到1970年以後才具有大量生產的技術。 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 1.电池开展历程鋅汞電池-一次性电池即常見的水銀電池乃是於二次大戰期間，由Samuel Ru

21、ben與Mallory公司共同開發出來，二次大戰時供軍用，戰後才供民生运用，目前主要运用在相機、手錶、助聽器、醫療儀器等小型電子產品上，其中助聽器的运用量最大；形狀可以恣意製造、與錳鋅電池/堿錳電池及氧化銀電池尺寸一样時具互換性，放電電壓穩定等，皆是水銀電池的優點，因為電解液為鹼性故屬於鹼性電池，常見的形狀除鈕扣型外亦有圓筒型。負極运用 90% 的鋅粉與 10% 的汞製成，正極則為 8095% 的氧化汞與 515% 的石墨組成，電解液是 3540% 的氫氧化鉀溶液。此類電池放電平穩、開路電壓也非常穩定、易保管且有相當高的體積能量比，於 25 時具有 1.34V 的放電電壓。 第四章:挪动电源在

22、消费电子上的运用 1.电池开展历程堿錳乾電池-一次性电池堿錳乾電池的誕生是源於在水銀電池中运用水銀之故，價格較高，所以用二氧化錳取代水銀而製成堿錳乾電池。於1950年首先由美國ESB-Ray. O. Vac公司實用化胜利，並在1961年後開始普及，其電壓安定性雖不如水銀電池，但價格廉价三分之二左右，运用壽命為錳鋅電池兩倍以上，且其電壓安定性及體積/分量能量密度優於錳鋅乾電池，加上低溫特性佳，故許多專家曾預測堿錳電池將取代錳鋅電池，但如今高性能錳鋅電池陸續開發胜利，在性能(放電容量、保管性、溫度特性等)與價格綜合評比下，堿錳電池並未能占絕對優勢，不過堿錳電池目前已成為需求量僅次於錳鋅電池之電池，

23、現階段主要應用在音響等AV產品以及相機、家庭用品、電動玩具等方面。 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 1.电池开展历程二次電池鎳鎘電池二次電池鎳氫電池 二次電池 高分子鋰電池 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 2.挪动电源的相关认识挪动电源简介：狭义指太阳能充电器，广义指电能转换并储存安装，也叫“充电宝、外挂电池、“外置电池、“后备电池、“数码充电伴侣等，挪动电源概念是随着目前数码产品的普及和快速增长而开展起来的，其定义就是方便易携带的大容量随身电源。 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 2.挪动电源的相关认识挪动电源特点：1容量大，兼容性强，性价比高；2一机多用， 利用多功能转接头可以给

24、多类产品供电；3体积小，携带方便；4快速充电，充放电循环不低于500次，正常运用3年以上。5 普遍内置高能锂电池和具有双重维护的智能控制电路，输出电压 电流及容量数据参差不齐。 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 2.挪动电源的相关认识挪动电源适用对象：手机，iPod/iphone(苹果)3G/3GS及以下、黑莓、多普达、诺基亚、摩托罗拉、三星、LG、索爱等手机；MP3、MP4、MP5；部分小型数码(摄)相机.部分笔记本电脑等 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 3.2021年中国挪动电源分析挪动电源的前景分析：目前，数码类电子产品普及到人们生活的各个角落，MP3/MP4MP5、iPhone等

25、智能手机，PSPGO/PSP3000/PSP2000/PSP1000各类游戏机、ipad等平板电脑、各类数码相机、笔记本电脑，等等，已成为生活必需品，各类数码产品都在向小巧、超薄、易携带方向开展。但由于本身原装电池电量与外形尺寸技术的限制，数码类产品的随身携带的方便性、及时性遭到了很大制约，电源成为数码产品扩张的一个瓶颈。联想、清华紫光、多普达、飞利浦等众多国际知名企业都在想方法处理电池容量与体积大小的课题，以尽最大能够表达数码产品的便携、及时性。 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 4.2021年挪动电源销售及购买调查报告 互联网消费调研中心 调查阐明：ZDC调研中心在中关村在线网站及微博上投放了调查询卷，调查时间从2021年8月27日至9月10日，为时15天，共回收问卷3121份，经过对用户ID、IP等注册信息及问卷填写完好度的挑选、过滤，得到有效问卷2989份。 第四章:挪动电源在消费电子上的运用 4.2021年挪动电源销售及购买调查报告 互联网消费调研中心 要点阐明：在本次调查中，听说过挪动电源的用户占比高达98%。其中，对挪动电源了解程度处为中上等的用户居多。就性别而言，男性用户对挪动电源的了解程度明