锂离子电池安全培训-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014.03,锂离子电池安全培训,*,SZYSPX,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,锂离子电池安全培训,*,SZLG,LOGO,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,锂离子电池安全培训,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,锂离子电池安全培训,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,锂离子电池安全培训,*,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,1,锂离子电池的生产安全,锂离子电池安全培训,2012,锂离子电池的生产安全锂离子电池安全培训2012,2,内 容,一、事故警示,二、锂离子电池基本概念,三、生产过程的危险与有害因素辨识,四、锂离子电池组装的安全要求,锂离子电池安全培训,2012,内 容一、事故警示锂离子电池安全培训2012,3,安,理,全,管,培,课,训,基本概念,锂离子电池安全培训,2012,安理全管培课训基本概念锂离子电池安全培训2012,4,锂电池事故,案例,1,：,2010,年,10,月,11,日,23,时,35,分，电池公司客户退回的锂电池在存放处发生自燃起火，工人用灭火器扑救后再次发生起火，过火面积,50,平方米左右。,案例,2,：,2012,年,2,月,19,日,11,时,40,分许，位于深圳公司三楼清洗房发生发生火灾,火灾中一批手机锂电池被烧毁，两名工人因吸入浓烟感到不适送医院治疗。,案例,3,：,2012,年,8,月,22,日，位于公司，电器线路着火引发火灾事故，将三楼车间多台设备烧坏。,案例,4,：,2012,年,10,月,10,日,13,时,35,分，位于公司的二楼仓库发生火灾事故，,15,时,30,分左右扑灭，无人员伤亡，将存放在库房中的锂电池烧，损失,400,万元。,案例,5,：,2012,年,11,月,28,日,22,时,44,分公司老化房起火，烧毁多个货柜式老化房，待电池一批。,锂离子电池安全培训,锂电池事故案例1：2010年10月11日23时35分，电池公,5,2012,2012,年,2,月,19,日,11,时,40,分许，位于深圳市某公司三楼清洗房发生发生火灾,火灾中一批手机锂电池被烧毁，两名工人因吸入浓烟感到不适送医院治疗。,案例一,：,“,2,19,”,深圳某电池厂火灾事故,锂离子电池安全培训,2012 2012年2月19日11时40分许,6,案例二：“,10.22,”,龙岗电池厂火灾事故,2012,年,10,月,22,日龙岗电池厂因值班人员擅离岗位，使的老化电池短路发热而无人知晓，最后发生火灾。,储存区,老化区,充电检测区,锂离子电池安全培训,案例二：“10.22”龙岗电池厂火灾事故 201,7,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,8,案例三：“,10.10,”,龙岗电池厂火灾事故,2012,年,10,月,10,日,13,时,35,分，位于公司的二楼仓库发生火灾事故，,15,时,30,分左右扑灭，无人员伤亡，将存放在库房中的锂电池烧掉，损失,400,万元。,锂离子电池安全培训,案例三：“10.10”龙岗电池厂火灾事故 2012,9,安,理,全,管,培,课,训,基本概念,锂离子电池安全培训,2012,安理全管培课训基本概念锂离子电池安全培训2012,10,电池（,battery,）,电池是指通过正负极之间的电化反应将化学能转化为电能的装置。,充电时，将电能转化为化学能进行储存。,放电时，将化学能转化为电能释放，作为电源供用电器。,活性物质：电池充放电时，能进行氧化或还原反应而产生电能和储存化学能的电极材料。,锂离子电池安全培训,11,电池（battery）电池是指通过正负极之间的电化反应将化学,什么叫锂离子电池？,Li-Ion battery,锂离子电池是指,Li,+,嵌入化合物为正、负极的二次电池。,正极采用锂化合物,Li,X,CoO,2,、,Li,X,NiO,2,、,Li,X,MnO,2,、,LiFePO,4,和三元复合材料。,负极采用锂,-,碳层间化合物,Li,X,C,6,。,在充放电过程中，,Li,+,在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称为“摇椅电池”。,充电池时，,Li,+,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。,锂离子电池安全培训,12,什么叫锂离子电池？Li-Ion battery 锂离子电池,锂离子电池的结构和组成,圆柱型锂离子电池,方型锂离子电池,软包装和聚合物锂离子电池,锂离子电池安全培训,13,锂离子电池的结构和组成圆柱型锂离子电池 方型锂离子电池 软包,二次锂电池的构造,锂离子电池安全培训,二次锂电池的构造锂离子电池安全培训,14,方型锂离子电池（铝壳）,锂离子电池安全培训,15,方型锂离子电池（铝壳）锂离子电池安全培训15,圆形锂离子电池,锂离子电池安全培训,16,圆形锂离子电池锂离子电池安全培训16,聚合物与软包装锂离子电池,锂离子电池安全培训,17,聚合物与软包装锂离子电池锂离子电池安全培训17,锂离子电池结构,正极,活性物质,导电剂、溶剂、粘合剂、基体,负极,活性物质,（石墨、,MCMB,、,CMS),粘合剂、溶剂、基体,隔膜,电解液,外壳五金件,（钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带）,锂离子电池安全培训,18,锂离子电池结构正极锂离子电池安全培训18,锂离子电池结构,正极,正极基体：铝箔（约,0.016mm,厚,),正极物质：,LiFePO4+,碳黑,+PVDF,正极集流体：铝带（约,0.1mm,厚）,高温胶带（约,0.05mm,厚）,电池放电时从外电路获得电子的电极,此时电极发生还原反应。通常是电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极等。,锂离子电池安全培训,19,锂离子电池结构正极正极基体：铝箔（约0.016mm厚)正,正极,：主要材料包括活性物质、黏结剂、导电剂,钴酸锂或锰酸锂：参与电化学反应的活性材料,导电剂,：提高电极的导电性，如,CB,、,KS,、,SS,、,SP,、和,LSTM,黏结剂,：,把活性材料和导电剂黏结在铝箔,(15,和,20,微米厚）之上如,PVDF1300,，,1700,等,正极材料需要做成有一定粘度的浆料涂覆在具有集流作用的载体上，并且能够与之紧密粘接，同时正极活性物质为半导体，导电性不好，因此需要加有一定量导电剂以增加正极的导电性，降低电池的内阻，因此正极中除需要有活性物质外还需要有导电剂、粘接剂、溶解粘接剂的溶剂等。,正极组成,锂离子电池安全培训,20,正极：主要材料包括活性物质、黏结剂、导电剂正极组成锂离子电,锂离子电池结构,负极,负极基体：铜箔（约,0.010mm,厚,),负极物质：石墨,+CMC+SBR,负极集流体：镍带（约,0.07mm,厚）,电池放电时向外电路输送电子的电极，此时电极发生氧化反应。通常是电位低的电极，锂离子电池中石墨电极。,锂离子电池安全培训,21,锂离子电池结构负极负极基体：铜箔（约0.010mm厚)负,负极,：主要材料包括活性材料石墨、黏结剂、导电剂,活性材料石墨,：参与电化学反应的活性材料如：,MCMB,、,P15B HG,、,MCF,、天然石墨、,CMS,等,导电剂,：提高电极的导电性，如,SS,、,SP,、,LSTM,等,黏结剂,：把活性材料和导电剂黏结在箔,(15,和,20,微米厚）上，如,PVDF1100,、,SBR,、,CMC,等,厚度为,8,微米到,18,微米的铜箔作为负极集流体。,负极组成,锂离子电池安全培训,22,负极：主要材料包括活性材料石墨、黏结剂、导电剂负极组成锂离,电解液,溶 剂,锂 盐,添加剂,EC,、,PC,、,EMC,、,DEC,等,LiPF,6,、,LiClO,4,、,LiBF,4,等,防过充添加剂,阻燃剂,抑制气体生成,改善,SEI,膜性能,控制水和酸含量,锂离子电池电解液组成示意图,锂离子电池安全培训,23,电解液溶 剂锂 盐添加剂EC、PC、EMC、DEC等Li,24,锂离子电池结构,电解液,锂离子电池所使用的有机溶剂,1.,碳酸酯类,2.,羧酸酯类,3.,醚类有机溶剂,4.,含硫有机溶剂,锂离子电池安全培训,24锂离子电池结构电解液锂离子电池所使用的有机溶剂锂离子,24,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,25,锂离子电池结构,隔膜,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,隔膜,是放置于两极之间，作为隔离电极的装置，藉以避免两极上的活性物质直接接触而造成电池内部的短路。但隔膜仍需能让带电离子通过，以形成通路。,隔膜要求：,离子透过度大,机械性强度适当,本身为绝缘体,不与电解液及电极发生反应,锂离子电池安全培训,26,锂离子电池结构隔膜材质：单层PE（聚乙烯）或者 三层复合,电池外壳,锂离子电池内部存有参与反应的液态电解质，且不允许有水的存在，因此电池要求完成封闭，封装的壳体要求耐电解质及大气的腐蚀，且有一定的耐内部压力的能力，,一般采用不锈钢、镀镍钢或铝材，因为铝较轻且易于成型，因此我们主要采用铝壳壳体。,电池有正负两极，电池壳体可以作为一极，另外一只需要于壳体绝缘，因此两极之间需要加装绝缘密封垫，电池壳体组件是以激光焊接的方式进行密封的，因此绝缘密封垫还应该具有较好的耐热性能。我们一般选用耐腐蚀性、耐高温性及密封性较好的氟塑料作为电池的绝缘密封垫,锂离子电池安全培训,27,电池外壳锂离子电池安全培训27,锂离子电池电化学反应机制,锂离子电池安全培训,28,锂离子电池电化学反应机制锂离子电池安全培训28,锂离子电池的工作原理,电池在充电时，锂离子从正极中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；电池放电时，锂离子由负极中脱出，通过电解质和隔膜，重新嵌入到正极中。在充放电过程中，锂离子在正负极之间嵌入脱出反复运动，实现化学能和电能的相互转化。电池体系中锂永远以离子的形态出现，不会以金属的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。,锂离子脱出反应式为：,LiMO2xLi+Li1-xMO2+xe-,负极采用碳电极，从理论上讲，每,6,个碳原子可吸藏一个锂离子，锂离子嵌入反应式为：,xe-+xLi+nCLixCn,式中的,M,为,Co,，,Ni,，,Mn,，,Fe,等金属元素，,C,表示负极化合物，如,LiC6,，,TiS2,，,WO3,等等。,锂离子电池安全培训,29,锂离子电池的工作原理 电池在充电时，锂离子从正极中,1.,锂离子电池的充电特性：,由于锂离子电池要求，其充放电需精密控制，因此，锂离子电池需采用专门的恒流，恒压充电法进行充电。通常恒流充电到,4.2V/,节，后转入恒压，定时充电，待恒压充电电流降到,100mA,左右时，终止充电，恒流充电电率为,0.1C,1.5C,（,C,：当电池额定容量为,1000mAh,时，则,1.0C,充电率表示充电电流为,1000mA,，,1.5C,充电电流为,1500mA,，依此类推），只要进入恒压充电状态，充电电流会慢慢降低到零，并停止充电。,锂离子电池安全培训,1.锂离子电池的充电特性：由于锂离子电池要求，其充,30,2.,锂离子电池的放电特性：,锂离子电池采用恒流连续放电，开始放电时电压均为,4.2V/,节（单节开路端电压），终止放电电压，通常规定为,3.0V,（不充许过放电），最低放电压也不能低于,2.5V,，否则影响电池寿命。对同一电池而言放电电流大小不同，充电时间长短也不同。若用,1.0C,电流放电到终止电压,3.0V,约需,1h,；若用,0.2C,电流放电，到放电结束约需,5 h,。可见放电时间长短与电池容量，放电电流大小有关。,锂离子电池安全培训,2.锂离子电池的放电特性：锂离子电池采用恒流连续放,31,3.,锂离子电池的存储特性：,锂离子电池的存储特性是指锂离子长期有储后保持容量的特性及恢复容量等特性。锂离子电池剩余容量与存储时间和存储温度有关，在,20,环境温度下保存半年，容量可保持在额定值的,90%,以上，而同一电池在,60,环境温度下保存一个月后，容量保持仅此有额定容量的,80%,左右。可见锂离子电池宜在低温下保存，一般用户长期不用的电池宜放在冰箱冷冻室内保存,。,锂离子电池安全培训,3.锂离子电池的存储特性：锂离子电池的存储,32,关键,-,电池充电,(1),充电电压：单只电池最高充电电压为,4.2V,。,(2),充电电流：充电电流应为,0.7CmA,或更低。,3),充电温度：应在,0C,至,45C,温度范围内进行充电。,(4),反极充电：不要对电池进行反极充电。,关键,-,电池放电,(1),放电电流：放电电流应为,1CmA,或更小,(2),放电温度：应在,-20C,至,60C,温度范围内进行放电。,(3),放电终止电压：应避免单只锂离子电池放电电压低于,3.0V,，过放电会损坏电池性能。,关键,-,电池贮存,锂离子电池应充电,30%,至,50%,容量后在室温下贮存,。,锂离子电池安全培训,关键-电池充电(1)充电电压：单只电池最高充电电压为4.,33,锂电制作的一般流程,配浆,涂布,辊压,装配,注液,化成,检测,出货,二、锂离子电池生产的主要工艺,锂离子电池安全培训,锂电制作的一般流程配浆涂布辊压装配注液化成检测出货二、锂离,34,35,圆柱型锂离子电池的制造工艺流程,正极配料,来料检验,负极配料,正极涂布,负极涂布,正极制片,负极制片,隔 膜,卷 绕,入 壳,烘 烤,短路检验,滚 槽,注 液,封 口,化 成,密封性检验,分 容,外包装,出 厂,出厂检验,湿度控制,锂离子电池安全培训,35圆柱型锂离子电池的制造工艺流程正极配料来料检验负极配料正,35,36,三、锂离子电池的命名,锂离子二次电池的命名也分圆柱形和方形、扣式几种,:,圆柱形的命名用三个字母和,5,位数字来表示，前两个字母表示锂离子电池,(LI),，后一个字母表示圆柱形,(R),，前两位数字表示以,mm,为单位的最大直径，后三位数字表示以,0.lmm,为单位的最大高度，如,LIR18500,即表示直径为,18mm,，高,50mm,的圆柱形锂离子电池。,18mm,高度,50mm,LIR18500,锂离子电池安全培训,36三、锂离子电池的命名 锂离子二次电池的命名也分圆柱形和方,36,37,方形的命名,用三个字母和,6,位数字来表示，前两个字母表示锂离子电池,(LI),，后一个字母表示方形,(S),，前两位数字表示以,mm,为单位的最大厚度，中间两位数字表示以,mm,为单位的宽度，后两位数字以,mm,为单位的最大高度，如,LIS043048,即表示厚度为,4mm,，宽,30mm,，高,48mm,的方形锂离子电池。,LIS043048,高度,48mm,厚度,4.0mm,宽度,30mm,锂离子电池安全培训,37方形的命名用三个字母和6位数字来表示，前两个字母表示锂离,37,38,锂离子电池用保护线路板,多节电池组保护板,手机电池保护板,锂离子电池安全培训,38锂离子电池用保护线路板多节电池组保护板手机电池保护板锂离,38,安,理,全,管,培,课,训,危险有害因素分析,锂离子电池安全培训,2012,安理全管培课训危险有害因素分析锂离子电池安全培训2012,39,二次锂电池安全因素,1、最主要的因素是目前,电池能量密度大,，同样的体积的情况下要得到更高的容量必定会对其安全造成影响，所以我们不一定要求供应商最小的体积做最大的容量。,2、,过充,-对电芯过充电，当电压上升到4.6Vcell以上或更高时，电芯本体温度不断升高达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火，爆炸的危险。,3、,短路,-因为电池容量大内部电阻低，所以外部短絡时通过大的电流，电池内部达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火的危险。,4、因为,电解液,主要是由,有机溶剂,组成的,所以有燃烧的可能性。,锂离子电池安全培训,二次锂电池安全因素1、最主要的因素是目前电池能量密度大，同样,40,1.,电解液的溶剂,电解液（电解质盐,LiPF,6,）溶剂主要组成是碳酸烷基酯，如碳酸二甲酯（,DMC,）,碳酸二乙酯（,DEC,）,碳酸甲乙酯（,EMC,）,等，都是沸点很低的可燃液体，遇火易燃烧。,六氟磷酸锂(LiPF6)有腐蚀作用。不可燃性，加热和酸类进行反应会产生有害的氟化氢（腐蚀性）。氟化氢和金属反应会产生爆炸性的气体。,产生火花点燃电解液，进而殃及塑料机身和与之接触的易燃物，造成火灾；,引起电池内温度急骤上升，电池内空间很狭小，可能因压力增加而爆炸；,电池内温度上升较慢，电池外壳逐渐溶化，使有腐蚀性的电解液泄漏。,锂电池生产危险性,锂离子电池安全培训,1.电解液的溶剂电解液（电解质盐LiPF6）溶剂主要组成是,41,2.,储电的负极,充好电的负极储存了多量的强还原性物质碳化,锂,（嵌层化合物等），,LiC6,的电位接近3.0,V，,还原剂与金属,锂,差不多，遇水即可燃烧。,锂离子电池安全培训,2.储电的负极 充好电的负极储存了多量的强还原性物质碳化锂（,42,3.,枝晶,在一些设计或制作不好的,锂,电池中，长期循环会形成枝晶，,锂,金属沉积出来，形成粉末状单质（通常是电极边缘的灰黑色粉末），遇到空气即可燃烧，非常危险。,锂离子电池安全培训,3.枝晶 在一些设计或制作不好的锂电池中，长期循环会形成枝晶,43,4.,内部短路,当电池的正负极之间隔膜被意外刺破（如枝晶生长，外力作用）导致正负极直接连通时，即为内部短路，大量能量在电池内部释放，很容易燃烧或爆炸。,要求其厚度，厂家，空气渗透性（隔膜中孔的曲折程度，空气渗透性稳定，有利于提高锂离子电池的循环性能），孔隙率（适当的孔隙率能保证隔膜吸附足够的电解液，提高离子电导率），自闭温度，熔融温度，热性能，力学性能（隔膜的抗拉强度应保证在电池卷绕时不被拉断），电导率,锂离子电池安全培训,4.内部短路当电池的正负极之间隔膜被意外刺破（如枝晶生长，外,44,安全性的内部因素,-,微短路,主要由正负极片上微粉或凸点刺穿隔膜,引起电芯内部短路造成,.,轻微的将造成自放电率高,严重的将造成电池爆炸,极粉刺穿隔膜造成电池爆炸,锂离子电池安全培训,安全性的内部因素-微短路主要由正负极片上微粉或凸点刺穿隔膜,45,安全性的内部因素,-,极粉内短路,内层负极片掉粉刺穿隔膜,造成电芯鼓胀,锂离子电池安全培训,安全性的内部因素-极粉内短路内层负极片掉粉刺穿隔膜,造成电,46,安全性的内部因素,-,电芯内部短路,主要由于电芯极耳过长,与极片或与壳体接触造成短路,.,或极耳压迫卷芯,导致正负极短路,.,引起电芯发烫,严重时会导致爆炸,.,锂离子电池安全培训,安全性的内部因素-电芯内部短路主要由于电芯极耳过长,与极片,47,内短路防范措施,电池结构设计优化,在关键工序使用自动化设备和改善工夹具,通过严格存储条件筛除微短路和内短路电芯,同时材料体系的稳定性也有助于安全性的改善,.,锂离子电池安全培训,内短路防范措施电池结构设计优化 锂离子电池安全培训,48,微短路和内短路电芯的筛除,自放电严重的电芯有安全隐患,半荷电电芯,正常情况下,开路电压大约,1,个月,压降为,15-20mV,2,个月的压降为,25-35mV,半年压降为,50-60mV.,通过严格存储条件,可把有微短路和内短路隐患的,电芯筛除,.,锂离子电池安全培训,微短路和内短路电芯的筛除 自放电严重的电芯有安全隐患锂离子电,49,当负极处的单质铁积累到一定程度，沉积铁尖硬的棱角会刺穿隔膜，发生微短路，进一步导致自放电。,单质,Fe,刺穿隔膜过程：,Cathode,Anode,Separator,Depositional Iron,锂离子电池安全培训,50,当负极处的单质铁积累到一定程度，沉积铁尖硬的棱角会刺穿隔膜，,5.,电解液分解,在多种情况下，,锂,电池的电解液会产生气体，如电解液在循环充放电的过程中，不断与电极互相作用可能产生分解放出；,电解液中带有水分等杂质时，在充电时水分或酸被分解产生气体；,电解质盐,LiPF6,在高温下也可能分解，分解放出气体等等。这种气体在电池内部会形成压力，积累太多可能导致电池变形、泄漏甚至爆炸。,锂离子电池安全培训,5.电解液分解 在多种情况下，锂电池的电解液会产生气体，如电,51,6.,外壳破坏,液,锂,电池通常用,钢壳或铝壳,封装,锂,离子电池。通常情况下没有什么问题，外壳也比较坚固。但在某些情况下，如充电设备或保护电路出现故障产生,过充电,，电池内部,隔膜被刺穿导致内部短路,等，导致电池内部温度迅速上升，压力也急剧增加，这时可能出现,安全阀,失灵或来不及动作，就会发现具破坏力的爆炸。对于铝塑复合膜包装的电池，如果包装膜被刺破、割破，可能发生电解液的泄漏。,锂离子电池安全培训,6.外壳破坏液锂电池通常用钢壳或铝壳封装锂离子电池。通常情况,52,7.,过充电,锂,离子电池中在某些情况下，如外部电路故障或未使用保护时，则可能因为各种原因产生气体：,1）正极被过度放电而释放,O2，,同时电极材料转变成不能再充电的形态，容量会明显下降。,2）电解液分解。这是产生气体的主要原因。可能产生的气体有二氧化碳，一氧化碳，甲烷，乙烷，乙烯等。,3）其它原因。如温度高时电解液汽化本身的蒸汽，添加剂产生的副反应等。,过充电,(,电压,)/,外短路,/,过温,:150,度,30,分钟,以上几种情况均有可能导致电池发生安全性事故,锂离子电池安全培训,7.过充电 锂离子电池中在某些情况下，如外部电路,53,过充安全性,主要与电芯正极材料有关,.LiCoO2,在,4.2V,时,结构不稳定并放出氧气,.,同时电解液在,4.2V,时分解,与,LiCoO2,反应产生大量热,.,导致电芯内压急剧升高发生爆炸,.,锂离子电池安全培训,过充安全性主要与电芯正极材料有关.LiCoO2 在4.2,54,在电池化成初次充电过程中：,电池电压大约在,02.5V,左右，电解质在负极表面还原，形成固态电解,质界面（,SEI,膜：烷基碳酸锂、氧化锂、碳酸锂、氟化锂等），作用 是使溶剂化锂离子脱去表面溶剂分子得到电子嵌入石墨层内。此时正极,开始脱出锂离子,容量占总体容量的,10%,左右。,对电池而言表现为产生气体：主要成分为溶剂还原产物如乙烯、丙烯,和,CO,2,等。,*由于电池初期的产气现象，电池内部压力增大同时使电液在极组中分布,不均匀，出现析锂和电池鼓胀现象。,目前解决方案,1,：就是开口排气，使化成初期产生的气体排出电池之外，采 用真空的方法可能效果更好，使气体排出的同时，使电液进一步在极组内部扩散。,解决方案,2,：采用新型电液添加剂，提高电池成膜电位，降低一次充电过程中的气体产生，从而实现闭口化成,电压在,2.54.2V,时,电池的活性物质开始发生电化学反应,负极活性物质,开始嵌入锂离子,正极继续脱出锂离子。,锂离子电池安全培训,55,在电池化成初次充电过程中：电压在2.54.2V时,电池的活,过充情况下，电池的反应过程,：,产生氧气：,3CoO,2,Co,3,O,4,+O,2,溶剂的氧化：,ROCO,2,R+3O,2,3CO,2,+3H,2,O,溶剂与水反应：,ROCO,2,R+H,2,O,2ROH+CO,2,盐与水反应：,LiPF,6,+H,2,O,2HF +LiF+POF,3,HF,与正极反应：,4HF+CoO2,CoF,4,+2H,2,O,？,因此正极表面包覆,Al,2,O,3,作用就是抑制副反应，从而提高电池的安全性,锂离子电池安全培训,56,过充情况下，电池的反应过程：溶剂的氧化：ROCO2R+3O2,过放电情况下，电池的反应过程,溶剂的还原和铜集流体的阳极化溶解：产生大量的烷烃气和铜离子在正极上还原成金属铜,ROCO,2,R+1/2H,2,+e ROLiCO,2,+Alkyl,ROCO,2,R+H,2,+2e+2Li Li,2,CO,3,+R.R,+,正常充放电情况下，电池的失效过程,溶剂的不可逆反应,:2EMC DEC+DMC,正负极表面反应产物的积累：,Li,2,CO,3,、,LiF,等,内部产生气体造成内压增大,正极材料结构发生变化,如粉化、晶格塌陷等,随着电池循环进行，电池的,SEI,膜损坏和修复，消耗电液，,使电池内阻增大,锂离子电池安全培训,57,过放电情况下，电池的反应过程+正常充放电情况下，电池的失效过,8.,电解液的毒性,锂,离子电池中最常用的电解质盐为六氟磷酸,锂,LiPF,6,，,它的电导率比较好，在有机溶剂中的溶解度高，耐氧化性好，是目前最重要的,锂,离子电解液电解质盐。但是它具有毒性，与水会反应生成有害的氢氟酸等，对环境和人的伤害性很大。,锂离子电池安全培训,8.电解液的毒性 锂离子电池中最常用的电解质盐为六氟,58,其它事故,1,注液不通风引起中毒,泄漏引起燃爆；,2,化成、老化时燃爆；,3,使用乙醇和丙酮擦洗容器，引起燃爆；,4,锂电池生产、储存中的自燃、爆炸十分突出；,5,锂电池生产过程中不精细操作留下安全隐患；,锂电池的安全隐患及事故目前无法杜绝。,锂离子电池安全培训,其它事故1 注液不通风引起中毒,泄漏引起燃爆；锂离子电,59,安,理,全,管,培,课,训,四,锂离子电池组装的,安全要求,锂离子电池安全培训,2012,安理全管培课训四锂离子电池安全培训2012,60,1、,电池的基本组成,1）主要材料,三大部件：电芯、保护板、外壳,电芯：为电池的核心部件。,保护板：为保证电芯正常工作，用来对电芯提供保护功能的部件。,外 壳：根据使用要求制成不同外形和不同颜色。,2）辅料,镍 片：为电芯正极引出过度连接用。,双面胶：固定电芯用。,美纹胶纸：对电芯或保护板起绝缘用。,高温胶纸：对电芯或保护板起绝缘用。,插头线、导线：根据客户需要加配。,PACK,在这里是指包装、封装、装配的意思,锂离子电池安全培训,PACK在这里是,61,PL-A425062,PL,-,A393442,PL-A415050,2、,电芯各类形状图,梨形,椭圆形,圆形,超薄形,背包形,普通形,锂离子电池安全培训,PL-A425062PL-A393442PL-A415050,62,3、,电池,PACK,工艺流程,带外壳产品,电芯正极加接镍片(超声波金属焊),电芯两极成型,电芯与保护板连接(烙铁锡焊),扣进外壳,半成品检测,超声波塑焊,成品检测,包装入库,不带外壳产品,电芯正极加接镍片(超声波金属焊),电芯两极成型,电芯与保护板连接(烙铁锡焊),加导线或其它辅料,加防护层(热缩膜或包装膜),成品检测,包装入库,锂离子电池安全培训,3、电池PACK工艺流程锂离子电池安全培训,63,A.,前加工部分：,包括：,镍带点焊,/,贴绝缘纸,/,正负极加锡,/,导线焊接,B.,组装部分：,包括：,PCB,板加锡,/,扣,PCB,板,/,压焊,/,底壳贴胶,/,端子焊接,/,焊接,B+B-,/,半成品检测,/,扣盒,/,超焊,/,外观检测,/,成品性能检测,/,贴商标片,/,贴防伪,C.,包装部分：,喷码,/,抹机,/,包装入箱,/QA,抽检,/,入仓,电池,PACK,工序分为前加工,、组装、包装三大部分,锂离子电池安全培训,A.前加工部分：B.组装部分：C.包装部分：电池PACK工,64,错误方式,正确方式,避免电芯正负交叉重叠放置,电芯不要放在导电物质或导电工具旁,4、,PACK,加工需要注意的事项,1,避,免,电,芯,正,负,极,短,路,锂离子电池安全培训,错误方式正确方式避免电芯正负交叉重叠放置 电芯不要放在导电物,65,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,66,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,67,采用内折工艺焊接镍带时，弯折铝片或镍带长度不可超出电芯凹槽长度，以免过长而受压刺破绝缘胶与电芯包装薄膜，从而使电芯漏液。,为正确的镍,/,铝带弯折长度,弯折长度过长,，,镍带顶到凹槽侧壁,，,容易刺破电芯,2,、,折叠正负极时注意长度,锂离子电池安全培训,采用内折工艺焊接镍带时，弯折铝片或镍带长度不可超出电芯凹槽长,68,严禁用尖锐之物刮擦其表面。应带指套作业，避免划伤电芯。,避免用镊子之类的利器接触电芯表面，防止刺破电芯包装而造成漏液。,3,、,电芯外包装膜保护,锂离子电池安全培训,严禁用尖锐之物刮擦其表面。应带指套作业，避免划伤电芯。避免用,69,4,、电芯防冲击保护,在运输、储存、使用等过程中必需非常小心，电芯不能受挤压，或受重物冲撞；组装电池时应避免用力敲击电芯周边，防止电芯内部隔膜破裂造成微短乃至短路。,锂离子电池安全培训,4、电芯防冲击保护在运输、储存、使用等过程中必需非常小心，电,70,5,、电芯装配环境注意,台面清洁,保持工作台面的干净，避免镍带、锡渣等其它异物刺破电芯。,锂离子电池安全培训,5、电芯装配环境注意台面清洁保持工作台面的干净，避免镍带、,71,6,、,极耳焊接时的防护,极耳焊接或浸锡时间应尽可,能短，一般在360、3秒以内。,焊接时间不能过长，以免烫伤极耳胶引起漏液。,手上不宜带戒指等装饰物品。以免划伤电芯。,锂离子电池安全培训,6、极耳焊接时的防护极耳焊接或浸锡时间应尽可锂离子电池安全培,72,7,电芯堆放与存放,电芯堆放要整齐,，,标识清楚,，,层次分明,，,堆放高度在,20-30,盒左右,，,应存放在比较干燥的地方。,堆放过高,(70-80,盒,),锂离子电池安全培训,7 电芯堆放与存放 电芯堆放要整齐，标识清楚，层次分明，堆,73,使用、运输、储存等过程中必须注意温度范围，低于60度。,当电芯极耳间距较小时,为防止在运输过程中短路,应在负极端套上一热缩胶管,当电芯用导线引出时,须把一端用绝缘胶或套管套住,通过吸塑盒把电芯正负极隔开,电芯的包装、运输及防护,锂离子电池安全培训,使用、运输、储存等过程中必须注意温度范围，低于60度。当电,74,1,、锂离子电池安全守则,目的,告知有参加锂离子组合作业的人员，使其正确在了解正确的操作、储存和运送的方式。按照规定要求，保证安全使电池不损坏。,锂离子电池安全培训,1、锂离子电池安全守则目的告知有参加锂离子组合作业的人员，,75,2,、锂离子电池安全守则,储存,储存区域需阴凉干燥及不受天气影响，无雨淋日晒。正常的电池储存温度在,025,度之间，最高温度不超过,45,度，长期储存温度要求更严格；相对湿度保持在,30%-70%,之间。,电池组件不能储存在加热器，热水机等热源附近。,锂离子电池安全培训,2、锂离子电池安全守则储存储存区域需阴凉干燥及不受天气影响,76,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,77,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池有原厂出货时，大约充电时在30%左右，必须是“活”的电池，必须遵守下列安全要求：,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池有原厂出货时，,78,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,1-1）,不可以用金属造成电池两极短路,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（1-1）不可以用金属造,79,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,1-2）,不可以用金属造成电池两极短路,更不可以刀片切割,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（1-2）不可以用金属造,80,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,2）,不可以将两个以上电池或其它金属放于同一塑料袋中，以防止意外短路,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（2）不可以将两个以上电,81,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,3）,不要对电池加热，不能用铬铁碰到电池本体，禁止用热风枪直接对着电池吹。,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（3）不要对电池加热，不,82,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,4）,不要将电池放到可能产生高温的场所,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（4）不要将电池放到可能,83,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,5-1）,机械损伤,不要强力撞击电池组件,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（5-1）机械损伤不要,84,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,5-2）,机械损伤,不要让电池掉到地面上,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（5-2）机械损伤不要,85,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,5-3）,机械损伤,不要撞击电池或其它原因使电池受损,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（5-3）机械损伤不要,86,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,5-4）,机械损伤,不要因工具使电池受损,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（5-4）机械损伤不要,87,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,5-5）,机械损伤,取放规范，避免坠落,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（5-5）机械损伤取放,88,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,89,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,6）,不要将电池用水或其它溶液擦拭,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（6）不要将电池用水或其,90,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,91,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,7-1）,不要违规作业,-,禁目挤压、碰撞或其它尖锐工具使电池绝缘片破损而导致短路,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（7-1）不要违规作业-,92,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,7-2）,不要违规作业,取放不规范，单手取电池使正负极短路,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（7-2）不要违规作业,93,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,94,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,（,7-3）,不要违规作业,取放不规范，取电池使正负极短路,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告（7-3）不要违规作业,95,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,96,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池安全培训,97,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,98,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池安全培训,99,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,100,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池安全培训,101,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,102,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池安全培训,103,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,104,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池安全培训,105,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,106,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池安全培训,107,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,108,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池安全培训,109,锂离子电池安全培训,锂离子电池安全培训,110,4、,锂离子电池安全守则,-,操作上之警告,锂离子电池安全培训,4、锂离子电池安全守则-操作上之警告锂离子电池安全培训,111,5,、锂离子电池的安全守则,-,弃常处理程序,凡电池有短路、凹陷、漏液等现象依报废流程处理；,若电池本身有异味散发或发现变色的情况，必须将此电池移开，不得碰到热源；,立即拆解组件如,PCM，CELL，,确认电池已经远离热源环境使电池降低温度；电池因短路而产生大量的热，拆掉造成短路的组件后，即会停止加热；,发现电池液有外漏时，此电池应立即隔离；若有皮肤扫接电池液，应立即用肥皂沾水清洗；若电池液沾到眼睛，立即用清水清洗，然后看医生。,若单一电池发热，立即放入通风防火区域或密闭容器中使其降温，这可能是内部短路，内部短路会产生冒烟，当内部能量释放结束后，温度会停止上升。,锂离子电池安全培训,5、锂离子电池的安全守则-弃常处理程序凡电池有短路、凹陷、漏,112,6,、锂离子电池的安全守则,-,报废,装配过程中发现所有短路、漏液、生锈、凹陷的电池都要报废；,报废过程要小心，不要让电池外壳造成另一个电池的短路；,千万不要拆解电池，除非在控制良好的环境，不要将电池放在火里销毁。,锂离子电池安全培训,6、锂离子电池的安全守则-报废装配过程中发现所有短路、漏液、,113,7,、锂离子电池的安全守则,-,制程注意事项,大多数电池是把镀线剥皮，用镀线把电池焊在一起的，然而焊接电池是比较危险的；,在高温下，电池的表皮可能融化，使内部液体流出造成危险（软包装电池）,高温会干扰电池的安全孔，或者造成电池的内部短路；,对电池的拍打和在搬运过程中的撞击也会象高温一样造成内部短路；,电池有内部短路现象后，在短期的使用中很难发现，它的危害要到一段时间后才能体现出来。,要经过严格的培训的人员，才要可焊接电池。,锂离子电池安全培训,7、锂离子电池的安全守则-制程注意事项大多数电池是把镀线剥皮,114,8、,锂离子电池的安全守则,-,结语,做好细节、才能保持产品稳定！,PACK,最重要的是使产品更安全！,锂离子电池安全培训,8、锂离子电池的安全守则-结语做好细节、才能保持产品稳定！锂,115,安,理,全,管,培,课,训,五,其他几点,安全提示,锂离子电池安全培训,2012,安理全管培课训五锂离子电池安全培训2012,116,1,.平面布置,（1）生产与办公防火区分开；,（2）老化间与其他防火区分开；,（3）老化间空间与电池量的选取应将燃爆限制在老化间内。,锂离子电池安全培训,1.平面布置（1）生产与办公防火区分开；锂离子电池安全培训,117,2,.注液、清洗安全,（1）使用溶剂清洗容器时单独设立清洗间；,（2）清洗间全防爆；,（3）注液间通风良好；,（4）电解液存放处设置防止液体流散的设施；,（5）现场电解液存放量应为当天使用量；,锂离子电池安全培训,2.注液、清洗安全（1）使用溶剂清洗容器时单独设立清洗间；锂,118,3.化成室安全,（,1,）配电箱应安装二级漏电断路器，有,PE,线的输入、输出；,.,（,2,）所有化成柜接有,PE,线，独立安装有漏电保护开关；,（,3,）各外墙窗口安装有大功率强制排风装置；,（,4,）各化成分区安装有监控设施；,（,5,）各化成柜配有防爆网。,锂离子电池安全培训,3.化成室安全（1）配电箱应安装二级漏电断路器，有PE线的输,119,4,、老化室安全管理要求,建筑耐火等级符合“二级”及以上要求；,相邻房间应是非明火、散发火花地点；与其他房间相邻的墙应为无门、窗洞口的防火墙；,每处防火分区的面积（建议）控制在,5,平方米以下；,安装相应等级的防爆型电器设施；（风机、照明、插座、开关、线路、接头等）；,安装有自动灭火系统，应急喷淋水，保证水量充足,乙级防火门；,温度控制器及超温报警装和联动。,总结经验，汲取教训,!,锂离子电池安全培训,4、老化室安全管理要求建筑耐火等级符合“二级”及以上要求；总,120,5,、仓库的安全管理要求,仓库温度保持在摄氏,205,度范围内，最高不得超过,30,，,设置良好的抽排风系统。,仓库是否有湿度控制，能否避免长时间处于极端湿度（相对湿度高于,95%,或低于,40%,下）,砖墙实墙相隔。,二级防火门。,电池摆放按规定要求。,锂离子电池安全培训,5、仓库的安全管理要求仓库温度保持在摄氏205度范围内，,121,6,.电芯储存安全,（,1,）储存量控制，每堆上方有一个自动灭火球；,（,2,）使用阻燃托盘；,（,3,）摆放整齐，不允许包装混乱；,（,4,）,24,小时监控和值班；,（,5,）配备足够的灭火砂和灭火器,。,锂离子电池安全培训,6.电芯储存安全（1）储存量控制，每堆上方有一个自动灭火球；,122,7,.监控与管理,（1）24小时视频监控；,（2）超温报警联动；,（3）自动灭火球；,（4）人员值班；,（5）精细操作，不留安全隐患；,（6）通过分级达标验收和通过本通用安全要点验收；,（7）通过应急预案专家评审，对老化、化成、储存点应有火灾、爆炸应急处置方案。,锂离子电池安全培训,7.监控与管理（1）24小时视频监控；锂离子电池安全培训,123,