锂离子电池生产基础知识

锂离子电池基础知识(二）时间：2010-9-71教程大纲1、电池分类（10min)2、锂离子电池之电化学反应机理(20min)3、锂离子电池之应用领域（5min)4、锂离子电池之结构(20min)5、液态锂离子电池之工艺流程(30min)6、液态锂离子电池之生产设备(15min)7、锂离子电池之性能指标(20min)8、锂离子电池质量认证（10min)21、电池种类划分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资料来源：D:\Veken\培训教程\电池种类.txt3什么叫锂离子电池？锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2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等有机溶液。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称为“摇椅电池”。充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。放电时则相反。42、锂离子电池电化学反应机理正极反应：LiCoO2====Li1-xCoO2+xLi++xe-

负极反应：C+xLi++xe-===CLix

电池总反应：LiCoO2+C====Li1-xCoO2+CLix

放电时发生上述反应的逆反应。5锂离子电池特点高能量密度高工作电压长循环寿命电化学特性稳定荷电保持能力强无污染无记忆效应

63、应用领域Li-ionBattery74、锂离子电池结构正极活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2)导电剂、溶剂、粘合剂、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+DMCECEMC)外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）8方（角）形锂离子电池结构图9圆柱形锂离子电池结构图密封圈限流开关隔膜绝缘垫10软包包装装锂锂离离子子电电池池结结构构图图11锂离离子子电电池池结结构构————正正极极正极极基基体体：：铝铝箔箔（（约约0.020mm厚厚)正极极物物质质：：钴钴酸酸锂锂+碳碳黑黑+PVDF正极极集集流流体体：：铝铝带带（（约约0.1mm厚厚））12锂离离子子电电池池结结构构————负负极极负极极基基体体：：铜铜箔箔（（约约0.015mm厚厚)负极极物物质质：：石石墨墨+CMC+SBR负极极集集流流体体：：镍镍带带（（约约0.07mm厚厚））13锂离离子子电电池池结结构构————隔隔膜膜材质质：：单单层层PE（（聚聚乙乙烯烯））或或者者三层层复复合合PP（（聚聚丙丙烯烯））+PE+PP厚度度：：单单层层一一般般为为0.016～～0.020mm三层层一一般般为为0.020～～0.025mm14锂离离子子电电池池结结构构————电电解解液液性质质：：无色色透透明明液液体体，，具具有有较较强强吸吸湿湿性性。。应用用：：主要要用用于于可可充充电电锂锂离离子子电电池池的的电电解解液液，，只只能能在在干干燥燥环环境境下下使使用用操操作作（（如如环环境境水水分分小小于于20ppm的的手手套套箱箱内内））。。规格格：：溶剂剂组组成成DMC:EMC:EC=1:1:1（（重重量量比比））LiPF6浓浓度度1mol/l质量量指指标标：：密度度（（25℃℃））g/cm31.23±±0.03水分分（（卡卡尔尔费费休休法法））≤≤20ppm游离离酸酸（（以以HF计计））≤≤50ppm电导导率率（（25℃℃））10.4±±0.5ms／／cm155、、液液态态锂锂离离子子电电池池生生产产工工艺艺流流程程配料料卷绕绕注液液检测测包包装装拉浆浆制片片化成成激光光焊焊裁片片16配料料工工艺艺流流程程正极极干干粉粉处处理理正极极筛筛浆浆料料正极极混混干干粉粉正极极真真空空搅搅拌拌负极极干干粉粉处处理理负极极真真空空搅搅拌拌负极极筛筛粉粉负极极搅搅拌拌负极极筛筛浆浆料料正极极拉拉浆浆负极极拉拉浆浆正极极负极极17拉浆浆工工艺艺流流程程送带带上浆浆正、、负负极极浆浆料料正、、负负极极裁裁片片烘烤烤收带带18裁片片工工艺艺流流程程正极极裁裁大大片片正极极划划线线刮刮粉粉正极极片片辊辊切切负极裁大大片负极称重重分档负极划线线刮粉负极片辊辊切正极称重重分档负极吸尘尘正极制片片负极制片片19制片工艺艺流程正极真空空烘烤正极吸尘尘正极片辊辊压负极真空空烘烤负极吸尘尘负极片辊辊压负极贴胶纸正极焊极极耳负极焊极极耳卷绕卷绕正极贴胶胶纸正极吸尘尘负极冲压极耳耳20卷绕工艺艺流程卷绕贴底部胶胶纸压芯入壳正、负极极片配片隔膜隔膜裁剪剪测短路套绝缘片片并固定定负、正极极耳点点焊离心入壳壳测短路压盖帽激光焊底部超声焊铝镍复合合带21激光焊工工艺流程程上夹具称重分级级激光焊接接注液全检内阻全检气密性22注液工艺艺流程真空烘烤烤称重注液化成贴胶纸套胶圈擦洗23化成工艺艺流程高温烘烤烤分容化成测电压、、贴不干干胶，半半成品入入库清洗压钢珠高温贮存存自检电压铝镍复合合片点焊焊24检测包装装工艺流流程充电反充电放电客户装盒、包包装全检电压清洗全检内阻全检尺寸256、液态态锂离子子电池生生产所用用设备真空搅拌拌机拉浆机（（涂布机机）裁切机辊压机卷绕机激光焊机机真空注液液机化成检测测柜267、液态态锂离子子电池性性能常规性能能：容量电电压内内阻阻可靠性性性能：循环寿命命放放电平台台自自放电贮贮存性能能高低温性性能安全性能能过充短短路针针刺跌跌落湿湿水低低压振振动27容量电池在一一定放电电条件下下所能给给出的电电量称为为电池的的容量，，以符号号C表示示。常用用的单位位为安培培小时，，简称安安时（Ah）或或毫安时时（mAh）。。电池的容容量可以以分为理理论容量量、额定定容量、、实际容容量。理论容量量是把活活性物质质的质量量按法拉拉第定律律计算而而得的最最高理论论值。为为了比较较不同系系列的电电池，常常用比容容量的概概念，即即单位体体积或单单位质量量电池所所能给出出的理论论电量，，单位为为Ah/kg（（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。实际容量量是指电电池在一一定条件件下所能能输出的的电量。。它等于于放电电电流与放放电时间间的乘积积，单位位为Ah，其其值小于于理论容容量。额定容量量也叫保保证容量量，是按按国家或或有关部部门颁布布的标准准，保证证电池在在一定的的放电条条件下应应该放出出的最低低限度的的容量。。28电压开路电压压电池在开开路状态态下的端端电压称称为开路路电压。。电池的的开路电电压等于于电池的的正极的的还原电电极电势势与负极极电极电电势之差差。工作电压压工作电压压指电池池接通负负载后在在放电过过程中显显示的电电压，又又称放电电电压。。在电池池放电初初始的工工作电压压称为初初始电压压。电池在接接通负载载后，由由于欧姆姆电阻和和极化过过电位的的存在，，电池的的工作电电压低于于开路电电压。29内阻电流通过过电池内内部时受受到阻力力，使电电池的电电压降低低，此阻阻力称为为电池的的内阻。。电池的内阻不不是常数，在在放电过程中中随时间不断断变化，因为为活性物质的的组成、电解解液浓度和温温度都在不断断地改变。电池内阻包括括欧姆内阻和和极化内阻，，极化内阻又又包括电化学学极化与浓差差极化。内阻阻的存在，使使电池放电时时的端电压低低于电池电动动势和开路电电压，充电时时端电压高于于电动势和开开路电压。欧姆电阻遵守守欧姆定律；；极化电阻随随电流密度增增加而增大，，但不是线性性关系，常随随电流密度的的对数增大而而线性增大。。30循环寿命电池在完全充充电后完全放放电，循环进进行，直到容容量衰减为初初始容量的75%，此时时循环次数即即为该电池之之循环寿命循环寿命与电电池充放电条条件有关锂离子电池室室温下1C充充放电循环寿寿命可达300-500次（行业标标准），最高高可达800-1000次。31放电平台锂离子电池完完全充电后，，放电至3.6V时的容容量记为C1，放电至3.0V时的容容量记为C0，C1/C0称为该电池之之放电平台行业标准1C放电平台为为70%以上上，我们现在在可以作到83%-85%放电平台对手手机电池使用用效果影响最最大，关系到到手机通话的的声音清晰度度32自放电电池完全充电电后，放置一一个月。然后后用1C放电电至3.0V，其容量记记为C2；电池初始容容量记为C0；1-C2/C0即为该电池之之月自放电率率行业标准锂离离子电池月自自放电率小于于12%，我我们可以做到到6%-8%电池自放电与与电池的放置置性能有关，，其大小和电电池内阻结构构和材料性能能有关33记忆效应记忆效应是针针对镍镉电池池而言的，由由于传统工艺艺中负极为烧烧结式，镉晶晶粒较粗，如如果镍镉电池池在它们被完完全放电之前前就重新充电电，镉晶粒容容易聚集成块块而使电池放放电时形成次次级放电平台台。电池会储储存这一放电电平台并在下下次循环中将将其作为放电电的终点，尽尽管电池本身身的容量可以以使电池放电电到更低的平平台上。在以以后的放电过过程中电池将将只记得这一一低容量。同同样在每一次次使用中，任任何一次不完完全的放电都都将加深这一一效应，