锂电池介绍课件

LiMnCoNiLi+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+锂电池原理：以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。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。在Li-ion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-ionBatteries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-ionBatteries又叫摇椅式电池。隔膜锂化合物正极负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。电池总反应：正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。DischargeChargeAL正极Cu负极+-石墨负极principleofpowerlithiumionbatteries.01锂离子电池原理LiMnCoNiLi+Li+Li+Li+Li+Li+Li+L1动力电池按封装形式分类，为方形、软包、圆柱三足鼎立。它们各有优缺点。圆柱和方形电池的外包装多为钢壳或者铝壳。软包外包装为铝塑膜，其实软包也是一种方形，市场上习惯将铝塑膜包装的称为软包，也有人将软包电池称为聚合物电池。类型优点缺点圆柱工艺成熟、PACK成本低、良率高、一致性好、便于各种组合重量重、成组后比能量低软包重量轻、容量大、内阻小、设计灵活、循环性能好一致性差、成本高、易漏液方形高硬度、重量轻、安全性好型号多，工艺统一难度大，柔性不足总的来说，圆柱、方形和软包三种封装类型的电池各有优势，也各有不足，每种电池都有自己主导的领域,目前方形电池后来居上，国外生产方形动力电池的企业有日韩电池三巨头之一的三星SDI等，国内企业有比亚迪、宁德时代、国轩动力、亿纬锂能、力神、中航锂电、迈科新能源、中天科技、力信能源、南都电源、哈尔滨光宇、骆驼电池等。三元软包电池容量较同等尺寸规格的钢壳锂电高10~15%、较铝壳电池高5~10%，而重量却比同等容量规格的钢壳电池和铝壳电池更轻，因此，补贴新政对三元软包电池更有利。鉴于软包电池的优势，业内专家预计，随着电池路线的发展，软包电池在新能源汽车市场的渗透率也将不断提升，在没有重大变革到来之前，未来三种电池仍会并行发展。Processingroute.02工艺路线动力电池按封装形式分类，为方形、软包、圆柱三足鼎立。它们各有2正极材料主要分为三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂三大类，能量密度、成本、安全性，热稳定性，循环寿命是动力电池的五个关键指标，三元材料、锰酸锂与磷酸铁锂任何一个在这五个方面都不具有绝对优势，导致动力锂电池材料技术路线出现分歧。三元材料，电池容量较高，目前是动力电池主要正极材料之一，主要用于乘用车。磷酸铁锂原材料低廉，循环性和安全性好，但容量较低，主要用于动力电池当中的客车和物流车。锰酸锂资源丰富，价格便宜，安全性好，但循环性差，高温中衰减严重，少量用于动力电池中。好中差正极材料镍钴锰三元材料锰酸锂磷酸铁锂*材料结构层状氧化物尖晶石橄榄石振实密度(g/cm3)2.0-2.32.2-2.51.0-1.4比表面积(m2/g）0.2-0.40.4-0.812-20克容量(mAh/g）155-190100-120130-150电压平台(V)3.5-3.63.7-3.93.2-3.3循环次数>=800>=500>=2000过渡金属贫乏丰富非常丰富原料成本(USD/g)高(22-40)低廉(15-28)低廉(15-28)环保含镍、钴无毒无毒安全性能较好良好优秀合成困难度难难中等温度耐受性尚可，-20~55℃以外会衰退差，高于50℃迅速衰退极佳（-40~70℃仍正常使用）适用领域小电池/小型动力电池动力电池动力电池/超大容量电池缺点安全性待加强高温自放电循环寿命短导电度差体积大positiveMaterial.02正极原材料正极材料由于成本占比高，约占电池总成本40%左右，对电池容量起决定作用，是电池的关键材料。正极材料主要分为三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂三大类，能量密度、3负极材料是锂离子电池储存锂的主体占锂电池总成本5~15%，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等，负极材料的性能也直接影响锂电池的性能。随着技术的进步，目前的锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主，软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。天然石墨而从负极材料的种类上来看，整个负极材料市场将仍然以天然石墨和人造石墨为主体。随着整个市场对高容量、高功率负极材料需求的逐步提升以及新一代负极材料（如硅基材料等）制备工艺的逐渐成熟，市场重心也会逐步向新一代负极材料偏移。天然石墨电镜下天然石墨天然石墨分子结构C原子共价键Negativematerial.02负极原材料负极材料是锂离子电池储存锂的主体占锂电池总成本5~15%，使4锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。传统商业化微孔聚烯烃隔膜的制备工艺分为干法单向拉伸、干法双向拉伸和湿法三种，不管是湿法还是干法，均有拉伸这一工艺步骤，目的是使隔膜产生微孔。在技术发展领域，传统的聚烯烃隔膜已无法满足当前锂电池的需求，高孔隙率、高热阻、高熔点、高强度、对电解液具有良好浸润性是今后锂离子电池的发展方向。为实现这些技术指标，可以从以下三个方面入手，第一，研发新材料体系，并发展相应的生产制备技术，使其尽快工业化；第二，隔膜涂层具有成本低、技术简单、效果显著等优点，是解决现有问题的有效手段；第三，原位复合制备工艺较复杂，可以作为未来隔膜的研究方向。孔径大小及分布孔径的大小及分布与制备方法有关；孔径大小影响隔膜的透过能力；分布不均匀导致电池内部电流密度不一致，形成枝状晶刺穿隔膜。透气率Gurley指数，是一个重要物化指标；与电池内阻成正比；数值越大，内阻越大孔隙率孔的体积和隔膜体积的比值，一般隔膜孔隙率在35%-60%之间。热稳定性隔膜受热时尺寸稳定性力学强度要求抗穿刺强度高；单向拉伸，拉伸~50N，横向~5N；双向拉伸，要求2个方向要求一致。自动关闭机理一种安全保护性能；限制温度升高和防止短路；安全窗口温度越高愈好，电池的安全性越高；与隔膜的原材料和隔膜的结构有关；材料熔点决定隔膜的闭孔温度。锂电池隔膜Lithiumbatterydiaphragm.02锂电池隔膜锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电5电动汽车电池管理系统BMS主要用于对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警，充放电模式选择等，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安全运行。batterymanagementsystem.02电池管理系统电动汽车电池管理系统BMS主要用于对电动汽车的动力电池参数进6以软包电芯（d）为例工艺过程：正负极搅拌（Mixing）正负极涂布（Coating）对辊（Pressing）模切（ModuleCutting）叠片（Stacking）焊接（Welding）顶封（TopSealing）注液（Inject）预化（Formation）抽气封口（Degassing）测试成型（Forming）化成（Aging）Cell.02电芯以软包电芯（d）为例工艺过程：正负极搅拌正负极涂布对辊模切叠74、粘贴打印铭牌、条形码8、安装水冷管及气密检测7、安装BMS高压组件、灭火器2、吊下箱体于第1工位、清洁3、安装检查水冷板气密12、整理BMS线束，吸尘5、模组吊装入箱6、扫码固定模组10、模组铜排连接11、连接固定BMS线束14、拍照，称重吊离主线13、复检力矩、检测BMS通讯1、检测模组，AGV输送9、安装航插板件及附件15、充放电综合检测16、AGV输送吊回主线17、涂胶，安装密封条18、预安装箱盖19、定扭安装箱盖20、安装维修开关，气密检测22、叉车转运物流中心21、称重吊装下线以软包电芯为例工艺过程：PACKsystem.02系统整包4、粘贴打印铭牌、条形码8、安装水冷管及气密检测7、安装BM8镍:中国仅占世界的3.0%，消耗占世界20%，进口率60%有价金属的提取具有显著的资源性的可用性，解决了资源短缺问题钴：中国仅占世界的1.03%，但消耗占世界