锂离子电池培训课件

锂离子电池培训课件CATALOGUE目录锂离子电池基本原理与结构锂离子电池材料体系及性能锂离子电池生产工艺流程锂离子电池性能评价与测试方法锂离子电池安全性能及防范措施锂离子电池应用领域与市场前景CHAPTER锂离子电池基本原理与结构01锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。工作原理锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、环保等优点。同时，它也具有一些缺点，如成本高、安全性差等。特点工作原理及特点结构组成锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和外壳等部分组成。其中，正极材料一般为钴酸锂、三元材料或磷酸铁锂等；负极材料一般为石墨或硅基材料等；隔膜用于隔离正负极，防止短路；电解液则提供离子传输的媒介。分类根据正极材料的不同，锂离子电池可分为钴酸锂电池、三元锂电池、磷酸铁锂电池等。此外，根据形状和尺寸的不同，还可分为圆柱形、方形和软包电池等。结构组成与分类充电过程在充电过程中，正极材料中的锂离子开始脱离正极，通过电解液和隔膜向负极移动。当锂离子到达负极时，它们会嵌入到负极材料中，同时电子从外电路流向负极，形成充电电流。随着充电的进行，正极逐渐贫锂，负极逐渐富锂。放电过程放电时，嵌入在负极中的锂离子开始脱离负极，通过电解液和隔膜向正极移动。同时，电子从负极流出，经过外电路流向正极，形成放电电流。在放电过程中，正极逐渐富锂，负极逐渐贫锂。充放电过程分析CHAPTER锂离子电池材料体系及性能02高能量密度，良好的循环性能，但热稳定性较差，成本较高。钴酸锂（LCO）成本较低，安全性好，但能量密度和循环性能相对较差。锰酸锂（LMO）高能量密度，良好的循环性能和热稳定性，成本适中。三元材料（NCM/NCA）热稳定性极好，循环寿命长，成本低，但能量密度相对较低。磷酸铁锂（LFP）正极材料类型及性能比较石墨硅基负极钛酸锂（LTO）硬碳负极材料类型及性能比较01020304高能量密度，良好的循环性能，成本较低，但倍率性能一般。高能量密度，优异的倍率性能，但循环性能和膨胀问题有待解决。优异的倍率性能和循环稳定性，安全性好，但能量密度较低。高能量密度，良好的循环性能，成本适中，但首次效率较低。电解液组成与性能要求溶剂常用碳酸酯类溶剂，如EC、DMC、EMC等，要求具有高介电常数、低粘度、良好的化学稳定性和热稳定性。锂盐常用LiPF6、LiBF4等，要求具有高离解度、良好的化学稳定性和热稳定性。添加剂用于改善电解液的某些性能，如提高电导率、改善SEI膜的形成等。性能要求高电导率、良好的化学稳定性和热稳定性、与正负极材料的相容性好、宽的工作温度范围等。CHAPTER锂离子电池生产工艺流程03将正负极活性物质、导电剂、粘结剂等按一定比例混合均匀，形成浆料。搅拌涂布干燥将搅拌好的浆料均匀涂布在集流体（铝箔或铜箔）上。去除涂布后的极片中的水分，使其达到一定的干燥度。030201前段工序：搅拌、涂布、干燥等对干燥后的极片进行裁切、分条、压片等处理，得到符合要求的极片。制片将正负极极片与隔膜按一定顺序卷绕或叠放在一起，形成电芯。卷绕/叠片中段工序：制片、卷绕/叠片等向电芯中注入适量的电解液，保证电芯的正常工作。注液对注液后的电芯进行首次充电，使其形成稳定的SEI膜，激活电池性能。化成对化成后的电芯进行容量测试，按照容量大小进行分级，保证电池组的一致性。分容后段工序：注液、化成、分容等CHAPTER锂离子电池性能评价与测试方法04

容量测试方法及标准初始容量测试在标准条件下对电池进行首次充放电，记录其放电容量。额定容量测试电池在特定条件下进行多次充放电循环后，达到稳定状态时的放电容量。实际容量测试在实际使用条件下，对电池进行充放电测试，以评估其在实际应用中的性能。交流内阻测试利用正弦波或方波信号对电池进行激励，通过测量响应信号和激励信号之间的相位差和幅度比，计算得到内阻值。内阻与温度关系测试在不同温度下对电池进行内阻测试，以评估内阻随温度变化的特性。直流内阻测试采用四线制测量法，在电池两端施加恒定直流电流，测量电压变化，计算得到内阻值。内阻测试方法及标准在标准条件下对电池进行多次充放电循环，记录每次循环的放电容量和内阻变化，以评估电池的循环寿命。循环寿命测试在不同倍率条件下对电池进行充放电测试，记录其放电容量、内阻和温度变化等指标，以评估电池的倍率性能。倍率性能测试在极端温度条件下对电池进行充放电测试，以评估电池在恶劣环境下的性能表现。高低温性能测试循环寿命和倍率性能测试CHAPTER锂离子电池安全性能及防范措施05耐高温性能电池在高温甚至600度下仍能保持稳定，不爆炸、不燃烧。过充、过放性能电池在过充或过放条件下，应能保持安全，不产生危险。耐短路性能电池在短路情况下，应能防止热失控和爆炸。安全性能评估指标由于制造过程中的缺陷或电池使用过程中的损伤造成。电池内部短路充电器故障、充电控制电路失效等导致电池过充，产生大量气体和热量。过充电池在高温环境下使用或存储，导致热失控和爆炸。高温安全事故原因分析提高电池制造质量，减少内部短路等缺陷。严格控制电池制造过程采用具有过充保护、温度控制等功能的智能充电器。使用智能充电器不在高温环境下使用或存储电池，避免阳光直射。避免高温环境使用对废旧电池进行统一回收和处理，减少环境污染。建立完善的回收机制安全防范措施建议CHAPTER锂离子电池应用领域与市场前景06123锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命，已成为手机、平板等便携式设备的主要电源。手机、平板等便携式设备锂离子电池在笔记本电脑中的应用也日渐普及，其轻量化和长待机时间的特性深受用户喜爱。笔记本电脑随着智能穿戴设备的兴起，锂离子电池作为其主要电源，推动了该领域的快速发展。智能穿戴设备消费电子领域应用现状03电动公交、出租车等公共交通锂离子电池在公共交通领域的应用也逐渐增多，推动了电动公交、出租车等的发展。01纯电动汽车锂离子电池是纯电动汽车的主要动力源，其高能量密度和长寿命使得电动汽车的续航里程不断提高。02混合动力汽车锂离子电池在混合动力汽车中作为辅助动力源，与内燃机协同工作，提高汽车的综合性能。电动汽车领域应用现状随着家庭太阳能、风能等可再生能源的普及，锂离子电池作为家