锂离子基础知识课件

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１．电池分类２．基本概念３．锂离子电池的组成４．锂离子电池的工作原理一．电池基本知识

2．基本概念

a．内阻

R=Rf+RΩb．容量与比容量

理论容量

C0=26.8(m0/M)=m0/q273.8mAh/g

实际容量C=I*t140mAh/g

比容量Cmˊ=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=Cmˊ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/LLiF6P有机溶剂EC+DEC+DMCe．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负极基体：铜箔（约0.015mm厚)负极物质：石墨+CMC+SBR负极集流体：镍带（约0.07mm厚）锂离子电池——负极材质：单层PE（聚乙烯）或者三层复合PP（聚丙烯）+PE+PP厚度：单层一般为0.016～0.020mm

三层一般为0.020～0.025mm锂离子电池——隔膜锂离子电池——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/cm31.23±0.03

水分（卡尔费休法）≤20ppm

游离酸（以HF计）≤50ppm

电导率（25℃）10.4±0.5ms／cm

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激光焊机化成检测柜１．电性能２．安全性能三．电池性能评价a．容量b．内阻c．电压d．厚度e．自放电f．高低温性能g．循环性能i.充放电曲线１．电性能Ｂ内阻

R

=Rf+RΩＣ电压标称电压(工作电压):3.7V

充电最高电压:4.2V

放电截止电压:2.75V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:3.8～3.9V过充电保护电压:4.28V以下Ｄ厚度Ｆ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℃Ｇ电池循环性能

1C满充电4.2V，1C放电2.75V，循环300周。Ｈ充放电曲线图Ｉ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0.2C2C1C0.5C3C0.2C2C1C0.5C3CBS9300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

２．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）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温度范围℃反应类型反应热(J/g)评述110-150LixC6

与电解液反应350钝化层分解130-180聚乙烯隔膜熔化-190吸热160-190聚丙烯隔膜熔化吸热180-500Li0.3NiO2

分解600约在200℃释放O2220-500Li0.45CoO2

分解450约在230℃释放O250-300Li0.41Mn2O4

分解450约在300℃秋放O2130-220LiPF6分解250放热较少240-350LixC6与PVDF反应1500反应剧烈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，负极极片两端贴胶，芯子贴胶等。提高电池安全性的措施：Ａ外短路

电池满充电后，用电阻小于50mΩ的导体将正负极短路。测试前/后电压(V)内阻(mΩ)厚度(mm)14.171/0.04540.0/605.13.76/4.3124.172/0.02039.7/402.13.82/4.29测试结果：电池短路后不起火、不爆炸。3．项目Ｂ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Ｃ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。Ｄ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。Ｅ自由跌落

X、Y、Z六个面在1000mm的高度上各跌落2次

编号12345678跌落前内阻54.151.355.252.350.453.155.049.6电压4.184.184.184.184.184.184.174.17跌落后内阻55.252.055.853.750.653.456.250.4电压4.174.164.174.174.184.184.164.17放电时间6164626262636361跌落后电芯电压、内阻、容量等正常，无发热、鼓壳等不良跌落测试仪BS9360电池测试仪振动测试仪碰撞测试仪四．应用技术1．应用2．检测3．加工４．其它Li-ionBattery１．应用领域２．检测测试方法：1．恒流充电：1C4.2V60min2．恒压充电：4.2V20mA90min3．恒流放电：1C2.75V70min前三步是用于分选容量4.恒流充电1CXV60min

5．恒压充电：XV20mA60min

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：BS9083３．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。３．加工贮存：产品在温度25±10℃、湿度45～85％RH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。反接：勿将电池正负极接反，否则电池发热、并损坏。

短路：使用过程及工艺设计要避免短路。