锂电池之发展

手机电池浅谈一、锂离子电芯市场现状和预测二、手机电池的构造原理、目前技术、标准及主要质控点三、手机电池市场状况、发展趋势四、手机电池的真假识别一、锂离子电芯市场现状和预测1、1991-2000年回顾2、2001年上半年/下半年现状3、短期市场前景和未来的预测

1、1991-2000回顾

A、市场

①销售量和销售额的较大开拓

-锂电和镍氢；国际竞争者都已实现高性能、低价位的电芯供应。-计算机和手机的发展：电池的设计继续朝者重量轻、体积小、使用时间长便携式的方向发展。

②锂电芯的供应商日渐增多-日本的索尼和三洋领导着锂电的发展。-所有日本有名的电气公司积极加入。-韩国、中国紧追而上。

③个人电脑和手机电池前景-关注的焦点-数码相机、PDA、蓝牙…电池的需求仅次于手机和个人电脑-“聚合物电芯”是浪费时间和金钱？

B、技术

①持续增加的容量和不断下降的价格-锂电18650电芯，由1992年的1.0Ah/10美元到2000的2.0Ah/3美元。-3-4毫米铝壳角形锂电芯的应用。-开发了高能量、高密度的阳极，而在阴极LiCoO2上无较大的突破。-高性能的电解液保证了整个电芯良好性能的发挥。-材料成本的下降、产量的提高以及销售量的增加导致了价格的下降。②锂聚合物电芯的出现

-没有“超级应用”需要锂聚合物电芯的特殊性能。

③循环寿命长、贮存时间长、高功率、新工艺概念？

-锂离子电芯的性能还不能够达到这些用途的需要。-没有新概念的电芯生产工艺出现。

④是否有足够安全保证

-依然还有用户反映与电芯/组合电池的制造厂商的设计缺陷有关的问题。

C、金色的九十年代

①图1.世界便携式电池市场（总值，电芯供应商销售总额（百万美元））图1：电芯供应商销售总额（百万美元）

日本生产、销售了大量的电芯②图2：

1993-2000年电芯累计销售量（百万电芯）手机电池长足发展--2001年的销售电芯需求（百万粒/年）用途：PotravleAVPDADSCCordlessphonePowerToolsMovieCellularPCOthers电芯类别：NiCdNiMHLIBPolymer锂电芯出货量（百万电芯/年）E-oneSamsungLGChemicalBYDPolyStorShin-KobeDuracellOthersSaftMaxellNECGSMTSANYOMBIATBSONY

③图3-1：

世界性便携式电池出货量及其应用（2001年

东部地区）图3-2：供应商锂电芯出货趋势（2001-2002年

东部地区）2、2001年上半年/下半年的现状

比预期效果要差的多

A、应用与需求范围：

①手机市场在第二、三季度发展停滞不前；欧洲行情下滑和亚洲行情看好-欧洲市场正失去“预付款”的巨大需求，美国市场由于经济形势而导致发展缓慢。-日本市场由于I-mode/apli手机的高价位而逐渐饱和。FOMA/3G手机的受欢迎形势还不明朗。-只有亚洲市场（尤其是中国）迅猛发展。-诺基亚在WW，三星在CDMA，NEC在PDC是现在唯一的赢家

②个人电脑、电视和数码相机的市场平淡。-台式机市场发展缓慢，膝上型电脑的市场还在不断发展。-数码相机的发展速度良好但仍由50%停留在碱电/初级锂电。

③PDA和蓝牙设备的市场仍需一个时期。

-Palm和Handspring现有大量库存-WinCE;Compaq和HP形势看好。

B、BYD和SAMSUNGSDI在锂电上的崛起

竞争者

①锂电芯：在日本SANYO销量较好，BYD和SAMSUNGSDI发展显著-SANYO由于NOKIA和NEC大量需求的支持，在销售量上较好。

-松下虽然价格较高，其始终保持在8-10MM的水平。-东芝、GSMT、NEC、MAXELL…因三星的内部采购、BYD的出现、整体市场的不景气而苦恼。

-由于低人工成本和开始就介入手机市场做OEM，BYD销量位居第四。②镍氢电芯:三洋的销量在减少-爱立信、阿尔卡特、西门子、菲利普….都有大量的存货-诺基亚停止了有冒险性的对镍氢电芯的大幅采购，开始转向锂电-无绳电话、DECT和PowerTools不足以补偿由于手机电池需求减少而带来的影响。③锂聚合物电芯：向何处去？-仅在PDA行业上是有前途的。-直到索尼坚持用聚合物的时候？锂电：在2001年有544百万（每年以3%速度增长）镍氢：在2001年有843百万（每年以33%速度下降）④图4：电芯出货量（百万电芯）⑤图5：应用锂电和镍氢电池的出货趋势⑥图6：锂电、镍氢电芯的地区出货趋势⑦图7：锂电芯的出货

图4.世界先进的可充式电池市场（每季度/销售量）GSM低端的锂电样品CDMA手机市场的发展手机电池市场的停滞不前及向锂电的倾斜。在100g以下的PDC手机用于标准个人电脑的奔腾图5-1：LIB电芯的需求图5-1：镍氢电芯的需求图6-1：锂电电芯的地区出货趋势LIB电芯的需求镍氢电池的需求图6-2：镍氢电芯的地区出货趋势三星有大集团需求的支持，BYD有多渠道。

⑧BYD的优势图8：

角形锂电芯的价格趋势和费用比较30*48*6mm光身角形锂电的价格30*48*6mm角形锂电的费用费用比较从以下几个方面：

利润

管理费用

减价

劳务费

材料费

角形锂电芯的价格趋势（美圆/每粒）角形锂电芯的费用比较C、手机电池的采购

①两大巨头采购低成本电池两大巨头将利用中国低价位的制造费用。对三洋和MBI来说将是一个较大的冲击。引进日本先进的电池技术，利用中国较低的价格。

②瞄准日本/韩国的内部资源

由于多种原因，在其集团内部有电池公司的手机电池制造商将宁愿使用“他们自己的电池”。图9：两大巨头手机制造商的电池采购

图10：大型的日本/韩国手机电池制造商电池的获得方式。附：资料时事话题-1

3G手机在日本诺基亚的N2001和松下的P2101V大约有2-3K的手机可采用采用三洋提供的740mAhUF553048电池的N2001，用户抱怨其使用时间短，（只有1小时的通话时间/数据传输）FOMAN2001(105g)740mAh待机时间35hFOMAP2101V(150g)690mAh待机时间30h最少100分钟的通话时间或最少65分钟的可视通话So503i680mAh65536colorTFTN503i600mAh4096colorTFD

时事话题-2

Dell/MBI-组合电池用于Inspiron5000/5000e。从2001年的1月到三月有284K的组合电池（=2.5M的电芯）出货。电芯没有问题，但是保护电路和电芯的连接有问题，除此以外，充电软件也有问题。电池的装配由墨西哥的MBI完成，而设计由台湾的电池装配商完成。索尼/索尼-组合电池用于KDDIauC406S。从2000年的11月到2001年2月有560K的组合电池出货。保护电路的设计和制造有问题，焊接问题引起的短路，将导致晶体管和元件过热。电池的装配和设计由索尼的分供方完成。聚合物电池出货

图11：供应商锂聚合物电池的出货趋势图3、短期市场预测

在便携式电池上不会有大幅的进步

A、便携式电池

①电池总体需求量增加，而价格的下降将抑制总销售额的增长。（参见图1和12）手机电池的出货预测在2000-2005年将以6%的速度下降。

PDA，蓝牙设备不会形成市场的主流，而只需要低容量的电池。

价格的降低将不可避免的导致供应商之间的竞争。

②锂电将应用于所有的个人电脑、手机，镍氢电芯将取代镍镉电芯而用于工具和无绳电话。3G的引入将加速锂电在手机上的应用。

镍氢电池在手机电池上将失去需求而镍镉电池将引领镍氢电池走向PT和CP。

B、销售额的增加和价格的降低互为补充图12-1：便携式电池的需求预测图12-2：便携式电池的价格C、电池应用

图13：便携式设备的出货/需求的预测。D、前景预测对镍氢和锂电电池来说将会有第三大的应用。中等型号的电池。在汽车上的应用：低成本。UPS：用于3G的基础站的建设，光纤电缆的ONU及台式个人电脑。-在UPS上运用镍氢电池的条件已具备。-锂电池的发展还刚刚开始。电池的能量和要支出的费用是关键所在。图14：HEV电池价格预测

德赛测试款型电芯数据分析二、手机电池的构造原理、目前技术、标准及主要质控点1、手机电池基本知识2、手机电池标准3、主要控制项目4、电池生产工艺简介5、典型疑难问题分析及判定

1、手机电池基本知识A、手机电池的结构：手机电池一般由电芯、Fuse（或PTC）、保护板（或电路板）、五金片、外壳以及一些辅料组成。

①手机电池的电路示意图电芯B+B-电路板P+P-PTC或Fuse保护板锂电芯PTC镍氢电芯电路板PTC(1)锂离子电池：(2)镍氢电池：B、手机电池的结构图

c、手机电池所用电芯介绍：

(1)、电芯比较手机电池用电芯主要有镍镉（Ni-cd）、镍氢（Ni-MH）、锂离子等三种，下面就他们的一些性能及特点对比如下：从上比较知：①锂离子电芯具有工作电压高、体积小、重量轻、比能量高及优良的高低温性能，它的缺点就是需保护电路，防止电芯过充过放。现已大量用于工作电压为3.6V的手机电池中。②镍氢电由于它无污染以及比能量高于镍镉电，而取代镍镉电用于许多手机电池中。③镍镉电的优点就是具有优良过充、过放电及大电流充放电特性，但由于比能量低及有污染而淘汰（不用于手机电池方面）。

(2)、电池的连接：根据手机电池的电压与容量的需求，可以把电芯做串联，并联及混联连接。a、串联：电压升高，容量基本不变；b、并联：电压基本不变，容量升高；c、混联：电压与容量都会升高。+-++--并联串联混联

由于锂离子电芯过充过放电会造成永久性损坏，甚至可能发生爆炸。所以必须与保护板连在一起使用，保护板由采样电路、逻辑判断电路、输出执行电路等组成，具体有如下一些功能：D、保护板A：过充保护：当电芯电压升到一定值时（4.4V以下），保护板会切断充电回路。B：过放保护：当电芯电压低到一定值时（2.2V以上），保护板会切断放电回路。C：短路保护：当电池正、负极两端短路时，可迅速切断回路，保护电芯。D：过流保护：当电池输出电流超过某一值时（2A左右），保护电路会切断输出回路。E：其它辅助功能：保护板上一般还有NTC、识别电阻以及解码芯片等，主要作用是保证电池能与手机及原装充电器正常充电与使用。*镍氢电池由于过充过放功能较好，以及正常使用时不会造成安全威胁，所以没有保护板。2、手机电池标准手机电池执行标准：☆锂电池：GB/T18287-2000（包括锂离子、锂聚合物电池）☆镍氢电池：GB/T18288-2000☆镍镉电池：GB/T18289-20003、主要控制项目A：电池电压（V）:2.4v（诺基亚3210）、3.6v、4.8v、6.0v、7.2v等。B：电池容量（mAh）:就是电池内部储存化学能的多少，单位为毫安时，也就是放电电流乘以放电时间，电池容量越高，使用时间越长，当然体积也越大。C：电池内阻（mΩ）：内阻即电池内部各部分电阻之和，内阻大小影响电阻的输出特性，内阻值越小越好。一般在100mΩ-200mΩ之间。D：使用寿命：就是电池循环使用的时间。1）新国标规定电池的循环充放电次数≥300次；2）旧标准规定为≥500次；3）使用寿命的长短取决于电芯的优劣。（优质的电池必选择优质的电芯）

因此，它是电池最重要的一个性能指标，也是优质电池与假冒劣质电池最显著的区别。E：最大充电电流（mA）：锂离子电池的最大充放电电流一般为2-3C5A，最大充放电电流反映电池的快速充放电能力。F：高低温性能：指电池在高温55℃及低温-20℃的环境条件下工作性能。锂离子电池具有优良的高、低温性能，特别是高温放电性能，镍氢电池稍差G：抗冲击能力：指电池抗跌落，碰撞以及振动的能力，它是检测电池内部工艺以及原材料的质量是否达标。H：电池的安全性能：指电池在正常使用与异常状态时，不能起火或爆炸，要绝对保证使用者的人身及财产安全。K：电池外观要求：五金片应光亮、无锈蚀，表面镀金达到一定厚度，套机松紧合适，上、下顺畅，与手机接触良好，不掉电，外壳美观清洁，无任何损伤。4、各工序简介

①电芯检测：包括电芯容量筛选、容量配对，内阻筛选、电压检测（荷电保持筛选）以及外观检查等，确保选择优质电芯。

②装配：经过培训的合格技术能手使用先进设备对电池配件（电芯、五金片、Fuse、保护板、外壳以及辅料）进行点焊、锡焊等加工处理，另为保证电池使用安全及可靠，还必须对内部装配进行特殊工艺处理。③初检：电池装配好以后，对它的性能、外观以及内部的组装工艺进行检查与确认，确保合符要求。④超压：用超压波焊压技术，把电池上、下壳牢固地焊压在一起。⑤终检：采用电脑使用专用电池检测软件自动对电池进行检测。

A、内阻；B、充放电性能；C、保护功能；D、NTC、及识别电阻；E、电压；F、外观。⑥成品检测：对做好的成品电池使用全自动的电脑检测设备对其进行检测包括：

1）容量检测；2）充、放电性能检测（自动显示图形）；3）荷一定电量入库。⑦振动：对电池内部连接及工艺进行可靠性检测。⑧激光打码：为保持电池可追溯性及防伪，在电池外壳及商标上打上防伪编码及时期码。⑨包装前检测：电池在包装前进行全面检测包括：

1）电压（OCV与CCV）；2）荷电保持（由电压判定）；3）充放电功能；4）套机（包括开机检查解码芯片）；5）激光打码；6）五金片及外观。⑩包装：由专业包装人员按要求对电池进行包装，然后称重、封口入库。5、典型疑难问题分析及判定

A、待机时间短：

1）什么是待机时间：是指手机上电池在充饱电情况下，让手机开机处于纯待机状态，（即不接收与发送电话）一直到手机自动关机这一段时间。电池包装上注明的待机时间范围，是在电池正常充饱电和信号正常的条件下直接测量所得出结果。a、电池本身b、充电未饱2）影响待机时间主要因素

c、手机消耗电过大d、网络信号弱3）如何判断由什么因素引起：a、了解消费者的使用情况找出原因；b、了解网络信号强弱，手机网络信号以蜂窝状向外发送，这样蜂窝边缘以及两个蜂窝之间接合处信号较弱或没有信号，这样手机上显示网络信号格数少或没有，造成手机不停搜索网络信号而消耗大量电量造成待机时间短。c、电池是否充饱电：锂电充饱电后，一般开路电压应达4.10V以上,镍氢电单体一般也在1.35V左右(与存放时间有关)，另外镍氢电充饱后，外壳表面会微微发热。d、测负载电压：当电池充饱后，用一个使电池输出（300-400mA）电流的负载接入电池的两端，正常的话，一般比开路电压下降0.1V左右，如果超过0.2V说明电池性能不好。e、替换法：如果可能换一个同型号手机或电池测试，就可判定是否电池有问题。B、电池不能开机（或开机后掉电）电池不能开机测电池电压充电电池与手机接触是否好？手机问题（如T28）可换手机另测可靠接触正常正常充电（稍长）低（＜3.6V）电池正常电池故障不能充电不能充电不好1、位置不对2、五金片问题正常C、电池不能充电电池不能充电测负载电压旅行充测NTC及识别电阻手机或原装充问题或未接触好无显示正常正常电池故障不正常不正常手机或原装充正常电池解码问题(如928）非认可电池不正常D、如何区分假电池A、检查外壳B、五金片1)超压合盖式电池检查C、商标D、防伪标E、激光打码F、与DESAY样品对比

A、按上述要求检查外观

2）卡扣式电池检查

B、开盖确认内部电芯E、788锂电特性

788锂电是我公司独创有特色之产品，我们知道爱立信788系列手机电池的电压为4.8V，而单体锂电芯的电压才3.6V，要解决这个矛盾，电池内部除有正常的保护功能外，必须增加升压电路，整流电路、稳压电路以及电池的充电回路。所以它有如下一些特性：1）输出电压恒为4.9-5.0V，也就是手机显示电量恒为3格电或4格电；2）充电与输出电路相分离，所以必须使用德赛专用788锂电充电器；3）容量比镍氢电提高30％左右；4）采用日本进口电芯，以及复杂的电子电路，所以价格较贵。F、手机与电池关系电池是手机的一种配件，彼此存在如下关系：

1）带机充电时：外电源经过手机对电池充电；

2）手机使用时：电池对手机供电；

3）识别：彼此之间的信息交流及判断（如：NTC、内码及识别电阻等）。正常情况下，电池不会对手机造成损坏，只有在以下几种异常情况时才可能对手机造成损坏：

1）电池漏液严重，且渗入手机中；2）电池正、负极错位；3）电池冒烟、爆炸、变形等对手机造成损坏。

其实公司在生产时对上述几点已严加防范，发生的概率近乎为零。G、充电器与电池

充电器是为电池服务的，它主要为电池充电，有些具有放电功能，但现在电池都不需要在充电之前放电，电池在首次使用时（或停用很久时间）充电时间就适当延长。（特别是镍氢电）充电器一般不会损坏电池，但出现下列异常情况时，有可能造成电池损坏：

1）开路电压太高（超过15V）；2）充电电流太大（超过1C5A）；3）正、负极反向；4）充电时，充电器严重发热至内部元件爆炸；5）如果电池内部有问题（锂电内部无保护电路或损坏）就可能造成电池充胀至损坏。H、锂电与镍电区分

锂电与镍电的区分方法很多，可以从外观、重量、容量、电压变化等方式区分，下面介绍两种实用方法：

1）用万用表直流电流档（20A），短路电池正、负极，如果是正常锂电，电流显示会立即为零（1S之内）；解除短路后，电池电压会立即恢复或充一下电即可恢复。2）充电判别：把电池置于旅行充上Ni位充电，充电时间稍长，镍电充饱后，用手感觉电池有微热，而锂电没有。

K、为什么3210、788、388手机电池锂电很少诺基亚3210，爱立信788及388等手机电池真正锂电很少，因为3210、788、388等手机电池电压分别为2.4V，4.8V，6.0V等，而单体锂电芯为3.6V，所以要满足上述电压要求，必须将单体电芯（或双电芯）经过专门电子线路进行降压，或升压处理，另外由于这几款手机原装电池都为镍氢电，如设计为锂电，还必须考虑电池体积大小，以及充电方式等。所以造成设计难度大，制做较困难以及价格昂贵等问题。而市场上许多的以上几款电池的锂电，大部分都为假锂电，或利用废锂电芯拼装而成（如388原装锂电）。三、手机电池市场状况、发展趋势1、从目前技术及市场分析：

镍铬电池已基本退出手机电池市场，镍氢电池使用仅限于几种特殊型号，如前面提及的诺基亚3210，爱立信788及388，都是特殊电压要求决定的。目前，手机电池已基本为锂电，前期为锂离子电池，某些型号已逐步向容量/体积比更高的聚合物电池过渡，以满足目前手机小型化、轻型化要求。德赛能源科技有限公司已初步研制圆筒型锌空气手机电池，并正研制手机用锌空气电池（一次电池）；此电池以锌为负极材料、以取之不尽、不需费用的空气中氧为材料，极大的减少的电池重量，增大的电池容量空间；此款电池经试验可待机约一个月，具有很高的性价比从手机电池发展前景看，可以预见，锌空气手机电池将是常规手机的极佳代用品，将会给常规手机电池市场带来极大冲击。四、手机电池的真假识别

目前市场上充斥着假冒伪劣的手机电池，使许多消费者的利益受到损害。为了方便消费者辨认真伪，特提供鉴别方