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锂离子电池基础性能及特点 锂离子电池基础性能及特点1 目 录 n一、什么是电池？n二、电池的发展过程n三、电池的分类：n四、什么是锂离子电池?n五、电池的结构：n六、锂离子电池的工作原理n七、锂离子电池的基本特性n八、安全性能n九、使用方法 目 录 一、什么是电池？2 一.什 么 是 电 池?n电池也称为电源，是将其他形式的能量转换成电能的一种装置。n电源又分为物理电源和化学电源。n物理电源指象水利发电，风力，火力发电等电源。n化学电源是将化学能转换为电能的储能或换能装置。一.什 么 是 电 池?电池也称为电源，是将其他形式的能量3化学电池的基本组成n正极材料n负极材料n电解液n外壳化学电池的基本组成正极材料4化学电池的基本类型n电解液参加反应型电池n如铅酸电池，镍镉电池等；n电解液不参加反应型电池n如：锂离子电池，锂电池等；n电池反应：n一个电极发生氧化反应（失电子反应）nA-A+e-n一个电极发生还原反应（得电子反应）nB+e-B化学电池的基本类型电解液参加反应型电池5 二.电池的发展过程 人类生活离不开能源，如水、风、电、太阳光都属于能源。而电池是将这些能源加以利用的一种装置。电池的发明距今已经有二百多年的历史，与我们的生活可以说是密不可分。二.电池的发展过程6 三、电池的发展历史1800年伏特电池1836年丹尼尔电池（Cd/CdSO4/ZnSO4/Zn)1839年空气电池(Zn/O2)1859年铅酸电池(1882年产业化)Pb/PbO21868年干电池(1888年产业化)1883年氧化银电池1899年镍镉电池(1980年产业化)Cd/Ni1901年镍铁电池 Fe/Ni1958年锂一次电池(1970年产业化)Li/MnO21990年氢镍电池 Ni/HMx1990年左右锂离子电池(1991年商品化)1995年聚合物锂离子电池(1999年商品化)三、电池的发展历史1800年伏特电池7 中国电池的发展历史n我国电池业的发展晚了50年。n1911年在上海有了第一家电池厂n1921年在上海第一家铅酸蓄电池厂成立 n1941年延安成立第一家锌锰干电池 n1957年有了第一家化学电源研究室n1958年有了第一家化学电源研究所(天津十八所)n1960年在河南新乡成立第一家碱性蓄电池厂 n1990年镍氢电池重点攻关-产业化 n1995年锂离子电池攻关-产业化 中国电池的发展历史我国电池业的发展晚了50年。8四.电池的分类:n电池的分类有很多种方法:n第一类:按电解液种类划分;n第二类:按电池的工作性质和贮存方式划分;n第三类:按电池所用正/负极材料划分.四.电池的分类:电池的分类有很多种方法:.9 第一类：按 电 解 液 种 类 划 分碱性电池:电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的电 池：如：碱性锌锰电池（俗称碱锰电池 或碱性电池）、镉镍电池，镍氢电池等n酸性电池:主要以硫酸水溶液为介质，如锌锰干电 池（有的消费者也称之为酸性电池）、海水电池、铅酸电池等；n有机电池:以有机溶液为介质的电池，如锂电池等 第一类：按 电 解 液 种 类 划 分碱性电池:10第二类：按工作性质和贮存方式划分n一次电池:又称原电池，即电池放电之后不能再充电或者重 复使用的电池，如锌锰干电池，锂电池等；n 二次电池:又称蓄电池即电池放电之后可以再充电而能够重 复多次使用的电池，如镍氢、镉镍电池、锂离子电池等；n燃料电池:即活性材料在电池工作时才连续不断地从外部加 入电池，如氢氧燃料电池等；n贮备电池:即电池贮存时不直接接触电解液，直到电池使用 时，才加入电解液，如镁化银电池又称海水电 池等。第二类：按工作性质和贮存方式划分一次电池:又称原电池，即11第三类：按电池所用正、负极材料划分n锌系列电池：如锌锰电池、锌银电池等；n镍系列电池：如镉镍电池、氢镍电池等；n铅系列电池：如铅酸电池等；n锂离子电池：锂锰电池；n二氧化锰系列电池：如锌锰电池、碱锰电池等；n空气（氧气）系列电池：如锌空电池等。第三类：按电池所用正、负极材料划分12 四.什么是锂离子电池?n锂离子电池是浓差电池的一种。n正极材料是一种含有高浓度锂含量的氧化物。n负极材料是一种含有低浓度锂含量的氧化物。n电解液是一种含有一定锂浓度的有机物。n锂在三种材料中的状态都是离子，所以叫锂离子电池。四.什么是锂离子电池?锂离子电池是浓差电池的一种。13五.锂离子电池的基本结构：锂离子电池由五个基本材料组成：1、正极活性物质2、负极活性物质3、隔膜4、电解液5、外壳五.锂离子电池的基本结构：锂离子电池由五个基本材料组成：14锂离子电池工作原理示意图正极负极隔膜外壳锂离子电池工作原理示意图正极负极隔膜外壳15我们公司的锂离子电池n正极活性物质：nLiCoO2,LiMn2O4,LiNixMnxCoyO2,LiFePO4n负极活性物质：nLixC6（石墨）n电解液：nLiPF6-有机溶液+添加剂n隔膜：n聚丙烯（PP/pe/pp）、聚乙烯（PE）多孔膜。n外壳：n铝塑膜n电极引线：铝带、镍带。我们公司的锂离子电池正极活性物质：16七.锂离子电池的工作原理n充电过程：正极反应:LiCoO2 xLi+Li1-xCoO2+xe-负极反应:xLi+xe-+C6 LixC6n放电过程：正极反应:xLi+Li1-xCoO2+xe-LiCoO2 负极反应:LixC6 xLi+xe-+C6 七.锂离子电池的工作原理充电过程：17不同电池性能对比技术参数铅酸电池镍镉电池镍氢电池锂离子电池额定工作电压（V）2.01.21.23.6重量比能量(Wh/Kg)205065 120体积比能量(Wh/l)45150200300充放电寿命(次)3005005001000自放电率（%/月）25-3025-3030-3590%初始容量，无明显变形、锈蚀、冒烟或燃烧。内阻不大于原来的120%,厚度增长不大于原来的105%.电池环境适应性1、恒定湿热试验44电池环境适应性2、机械振动振幅：0.8mm方向：x,y,z频率：10-55Hz，每分钟变化一次时间：90-100分钟。要求：电压3.6V,不破裂、不冒烟、不 起火、不漏气、不漏液。电池环境适应性2、机械振动45电池环境适应性3、跌落高度：1.2m方向：x、y、z次数：各一次 要求：电池不破裂、不冒烟、不起火、不漏气、不漏液。电池环境适应性3、跌落46电池安全性能1、重物冲击 高度：1米 重量：10kg 要求：电池不起火、不燃烧。电池安全性能1、重物冲击47电池安全性能2、热箱试验（热冲击）PP隔膜：5 /min，速度升温至150，10分钟。PE隔膜：5 /min，速度升温至130，30分钟。要求：电池不破损、不起火、不燃烧。电池安全性能2、热箱试验（热冲击）48电池安全性能3、短路试验将正、负极用100mohm的导线连接。要求：电池不破损、不冒烟、不起火。电池表面温度不超过160.电池安全性能3、短路试验49电池安全性能4、过充电试验以3C电流充电，是电压升高到10V.要求：电池不破损、不冒烟、不起火。电池表面温度不超过160.电池安全性能4、过充电试验50电池安全性能5、过放电试验1C电流放电到-10V，持续4小时。要求：电池不破损、不冒烟、不起火。电池表面温度不超过160.电池安全性能5、过放电试验51电池安全性能6、钢钉穿刺测试方法：将满充电的电池，放在一钢制夹具中，以直径3的钢钉在电池中央部位沿与电极垂直的方向穿透电池，并放置6小时以上。技术要求：电池不燃烧、不起火。电池安全性能6、钢钉穿刺52电池安全性能7、浸水实验测试方法：将满电态的电池浸没于室温下的水槽中放置24小时以上。技术要求：电池不起火、不燃烧。电池安全性能7、浸水实验53
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