锂离子电池基础知识培训课件

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,2015-7-31,#,1,培训教程,锂离子电池基础知识,2,教程大纲,电池分类,锂离子电池之电化学反应,机理,及特点,软包锂,离子电池的制作工艺流程,锂离子电池之应用领域,软包锂,离子电池之结构,软包锂离子,电池常规性能,软,包锂离子电池常规可靠性测试,3,电池分类,一次电池：锌锰、碱锰、锂原电池等,二次电池：镍镉、镍氢,、锌,-,空气、锂离子等,按可否充放电划分,4,锂,离子电池的分类,锂离子电池按电解液材料可分为液态锂离子电池和固态聚合物锂离子电池；,按外观分类可分为圆型、方型和纽扣电池；,按外包装材料可分为：钢壳电池、铝壳电池、软包装电池。,5,什么叫锂离子电池？,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,（,NiCoMn,）,O2,、,Li,X,MnO,2,等,负极采用锂,-,碳层间化合物,Li,X,C,6,。,电解质为溶解有锂盐,LiPF,6,、,LiAsF,6,等有机溶液。,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。,6,锂离子电池电化学反应,机理,正极反应：,LiCoO,2,=Li,1-x,CoO,2,+xLi,+,+xe,-,负极反应：,C+xLi,+,+xe,-,=CLi,x,电池总反应：,LiCoO2+C=Li,1-x,CoO,2,+CLi,x,放电时发生上述反应的逆反应。,7,锂离子电池,特点,（,1,）平均放电电压高：一般在,3.7V,左右。,（,2,）比能量大：无论是体积能量还是质量能量，均比较大。,（,3,）能量密度高：与目前较广泛使用的,Ni-Cd,蓄电池及,Ni-MH,蓄电池相比，由于锂离子二次电池具有较高的工作电压及体积比容量，因而它的能量密度是最高的。,8,锂离子电池,特点,（,4,）自放电率小：锂离子二次电池在首次充电过程中，会在碳负极表面形成一层固体电解质中间相,(SEI),膜，它允许离子通过，但不允许电子通过,因此可以较好的防止自放电，使其自放电率大大减小。,（,5,）循环寿命长（,500,1000,次）。,（,6,）清洁无污染。,（,7,）质量轻，体积小：因为它能量密度高，在同样放电容量的情况下，锂离子二次电池的重量是最轻的。,9,技术参数,镍镉电池,镍氢电池,锂离子电池,工作电压（,V,）,1.2,1.2,3.6,重量比能量,(Wh/Kg),50,65,160,体积比能量,(Wh/l),150,200,600,充放电寿命,(,次,),500,500,1000,自放电率（,%/,月）,25-30,30-35,5,有无记忆效应,有,有,无,有无污染,有,无,无,锂离子,电池与其它电池的比较,软包,锂,离子电池制作工艺流程,外观检查,IR/,OCV2,配料,涂布,辊压,卷绕,冲壳,注液、单边封,静置,来料,组装,入库,OQC,检查,Baking,分容,化成,电芯烘烤,顶侧封,IR,/,OCV1,老化,HI-POT,喷码、贴膜,卷料烘烤,二封,X-ray,I,检查,切折烫,分条,制片,11,应用领域,锂离子电池应用,12,软包锂,离子电池结构,正极,活性物质,（,LiCoO,2,LiMnO,2,Li,（,NiCoMn,）,O2),导电剂、溶剂、粘合剂、基体,负极,活性物质,（石墨、,MCMB),粘合剂、溶剂、基体,隔膜（,PP+PE,）,电解液（,LiPF,6,+DMC/EC/EMC),外壳,（铝,塑膜,）,13,软包装锂离子电池结构图,14,软包锂,离子电池结构,正极,正极基体：,铝箔,正极物质,：活性物质,+,导电剂,+,粘接剂,正极集流体：铝,带,15,软包锂,离子电池结构,负极,负极基体：,铜箔,负极物质,：活性物质,+,增稠剂,+,粘接剂,负极集流体：镍,带,16,软包锂,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,17,软包锂,离子电池结构,电解液,性质：,无色透明液体，具有较强吸湿性。,应用：,主要用于可充电锂离子电池的电解液，只能在干燥环境下使用操作（如环境水分小于,20ppm,的手套箱内）。,规格：,溶剂组成,DMC:EMC:EC=1:1:1,（重量比）,LiPF6,浓度,1mol/l,质量指标：,密度（,25,）,g/cm,3,1.230.03,水分（卡尔费休法）,20ppm,游离酸（以,HF,计）,50ppm,电导率（,25,）,10.40.5 ms,cm,18,软包锂,离子电池结构,外壳（铝塑膜）,厚度：,0.113mm,构造：,PP+Al+Nylon,封装时，两层,PP,层在一定的温度、压力、时间下熔合在一起，起到密封的作用。,19,软包锂,离子,电池常规性能,容量,电压,内阻,循环寿命,放电平台,20,软包锂离子电池常规性能,-,容量,电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号,C,表示。常用的单位为安培小时，简称安时（,Ah,）或毫安时（,mAh,）。,电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。,理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为,Ah/kg,（,mAh/g),或,Ah/L(mAh/cm,3,),。,21,软包锂离子电池常规性能,-,容量,实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为,Ah,，其值小于理论容量。,额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。,22,软包锂离子电池常规性能,-,电压,开路电压,电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负极电极电势之差。,23,软包锂离子电池常规性能,-,电压,工作电压,工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。,电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电压低于开路电压。,24,软包锂离子电池常规性能,-,内阻,电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力称为电池的内阻。,电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。,25,软包锂离子电池常规性能,-,内阻,电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。,欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。,26,软包锂离子电池常规性能,-,循环寿命,电池在完全充电后完全放电，循环进行，直到容量衰减为初始容量的,60%,，此时循环次数即为该电池之循环寿命,.,循环寿命与电池充放电条件有关,.,锂离子电池室温下,1C,充放电循环寿命可达,300-500,次（行业标准），最高可达,800-1000,次。,27,软包锂离子电池常规性能,-,放电,平台,锂离子电池完全充电后，放电至,3.7V,时的容量记为,C,1,，放电,至,3.0V,时的容量记为,C,0,，,C,1,/C,0,称为该电池之放电平台,.,行业标准,1C,放电平台为,70%,以上，我们现在可以作到,83%-85%.,放电平台对手机电池使用效果影响最大，关系到手机通话的声音清晰度,.,28,软包锂,离子,电池常规可靠性测试,过充测试,过放测试,短路测试,针刺测试,挤压测试,跌落测试,恒定湿热测试,热,冲击测试,