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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,内容,1.,关键词,1.1,二次电池的主要类别,1.2,锂离子电池的特性,2.,反应原理,2.1,正常充放电过程,2.2,异常充放电过程,3.,材料的主要成分，作用及其特性,2.1,正极材料,2.2,负极材料,2.3,隔膜,2.4,电解液,2.5,铝塑膜,/,钢壳,-,盖帽,2.6,极耳,4.,主要的性能参数，影响因素及相对应的关键控制点,内容1.关键词,1.2 锂离子电池的特性（1）,1.2.1 安全性,锂离子电池由于具有能量密度高、输出电压高、容量高等优点；而这些优点同时也带来了锂离子电池的安全性隐患。一般来说，能量密度，电压及容量越高，安全性就越差。,锂离子电池的电极反应机理，电池的材料体系决定了锂离子电池一旦出现滥用，将非常容易导致热失控，从而引发起火，爆炸等安全事故。,1.2 锂离子电池的特性（1）1.2.1 安全性锂离子电池,1.2 锂离子电池的特性（2）,各种电池的比较,锂离子电池为高储能体,1.2 锂离子电池的特性（2）各种电池的比较锂离子电池为高储,2 反应原理,基本反应原理：,充电过程：,锂离子在负极表面得到电子，被还原为锂原子；然后在微弱的共价键作用下，镶嵌到石墨分子（,6,个碳原子）中。,放电过程,:,锂原子从,LiC,6,中脱嵌而出，失去电子变成锂离子，回到电解液和正极。,+,充电,放电,2 反应原理基本反应原理：+充电放电,2.1,正常充放电过程,充电过程：,正极反应：,Li1MO2-Li1-xMO2+x Li+xe-,负极反应：,C+x Li+x e-,CLix,总反应：,Li1MO2+C-,Li1-xMO2+,CLix,放电过程：,正极反应：,Li1-xMO2+x Li+xe-LiMO2,负极反应：,CLix-C+xLi+e-,总反应：,Li1-xMO2+,CLix-,Li1MO2+C,2.1 正常充放电过程充电过程：,2.2,异常充放电过程,过充电：通常指电压高于,4.2v,以上。一般高于,4.35v,会严重损伤电池性能。从分子层面看，可以直观的理解，过度充电将把太多的锂原子硬塞进负极碳结构里去，当没有足够的石墨分子来“存放”锂原子时，锂原子将在负极石墨表面结晶，即“析锂”现象；当枝晶越长越大时，可能刺穿隔膜导致短路。,过放电：通常指电压低于,3.0v,。一般低于,2.0v,会严重损伤电池性能。过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷。同时，当电池电压低于铜的氧化电位时，铜箔将会溶解进入电解液，并在正极片上面结晶析出，即“析铜”现象。,过电流充（大倍率）放电：可能会严重损伤电池，导致鼓胀，起火，爆炸等事故。,严重过充的可能后果,:,1,）：容量衰减快，电压衰减快；,2,）：鼓胀，起火，爆炸。,严重过放的可能后果：,1,）：容量衰减快，电压衰减快；,2,）：鼓胀,2.2 异常充放电过程过充电：通常指电压高于4.2v以上。一,2.3 析锂和析铜的照片,析锂,析铜,2.3 析锂和析铜的照片析锂析铜,3 电池材料,3.1,正极材料：,正极材料的主要作用：提供导电正电荷（Li离子）。,3 电池材料3.1 正极材料：正极材料的主要作用：提供导电正,正极材料的晶体结构,正极材料的晶体结构,3.2 负极材料,负极材料主要是石墨，分天然石墨，人造石墨，改性石墨等。,石墨吸附能力非常强，很容易吸收水分，吸收灰尘，吸收气体，因此要密封保存。层状石墨无定形体在空气中的着火点很高,(1000,度以上），但如果颗粒非常小，有明火存在时则在,750-800,度比较容易被引燃。化学性能稳定，常温下不与酸性，碱性，有机或无机溶液发生反应。,负极材料的主要作用：,1,）包容锂原子，形成,LiC,，降低,Li,原子的化学活性。,2,）导电性好，有利于降低电池的内阻。,小问题：卷绕工序为什么要求负极必须完全包住正极？,3.2 负极材料负极材料主要是石墨，分天然石墨，人造石墨，改,3.3,隔膜,隔膜的成分：,PP+PE,隔膜的结构分类：单层，双层，三层,常用的隔膜是一层,PP,和一层,PE,（或两层,PP,）压合在一起形成。每层膜的微观结构上都有很多微孔，能够透过分子直径比较小的气体分子，能通过离子，但不能通过电子。,隔膜的特性,:,1,）受热收缩：,80,以上的环境中，长度和宽度两个方向都会受热收缩；,2,）离子导通，电子关断。,3,）软化点,130-140,，熔点,170-190,。,隔膜的作用：,1,）在正负极之间起到绝缘作用；,2,）充放电的过程中，通过锂离子穿行来实现电荷的转移。,小问题：,1）设计上，隔膜宽度为什么要比正负极都宽？,2）注液前真空烘烤工序的烘烤温度为什么要求是在80-90？,3.3 隔膜隔膜的成分：PP+PE小问题：,3.4,电解液,主要成分,1,）溶剂：,PC/EC/DEC/EMC/DMC,等碳酸酯类的混合物，还有一些添加剂，其中,DMC,（碳酸二甲酯）的凝固点为,4,，沸点为,90,。,2,）溶质：六氟磷酸锂,LiPF,6,.,浓度通常为,1mol/,升。,作用：在充放电过程中作为一种媒介，并提供足够多的正电荷。,化学特性：,1.,溶剂：,1,）低温易凝固，阻抗增加，使导电能力急剧减弱；,2,）高温易分解，产生许多种复杂的气体组分，电池内部气压升高导致鼓胀漏液，或者内阻升高，电压及容量迅速衰减。,2.,溶质：,LiPF,6,极易发生水解，产生大量的氢氟酸。,LiPF,6 +,H,2,O -,LiPO,3,+3HF+LiF,小问题：午饭后上班时，手套箱杯子里面的电解液为什么要倒掉？,3.4 电解液主要成分小问题：午饭后上班时，手套箱杯子里面的,3.5,极耳,组成：金属片,+,极耳胶,金属片的作用：连接电池内部的极片和外部的保护线路或用电器。,极耳胶的作用：,1,）顶封时，通过极耳胶把上下两层铝塑膜粘合起来；,2,）防止金属片与铝塑膜的铝箔短路。,小问题：,1）极耳胶的宽度为什么是5mm而不是4mm？,2）顶封时，极耳胶外露为什么至少要有0.1mm？,3.5 极耳组成：金属片+极耳胶,3.6,铝塑膜,铝塑膜的供应商,1,）,Showa,，即昭和电工株式会社。,2,）,DNP,，即大日本印刷株式会社。,铝塑膜的结构,铝塑膜的作用：,小问题：为什么顶侧封的温度是,180210,？,小问题：,DNP,铝塑膜封印厚度,150-170um,是否合理？,40um,30um,30-35um,5um,5um,3.6 铝塑膜铝塑膜的供应商40um30um30-35um5,3.7,圆柱盖帽,盖帽的结构,1,）铁帽,2,）,PTC,3,）大铝片,4,）小铝片,5,）胶圈,小问题：,1,）盖帽来料为什么要均匀涂胶水？,2,）高倍率电池的盖帽为什么没有,PTC,？,3,）短路测试通不过时，为什么设计上在极耳外面焊接一个,PTC,就可以通过测试？,3.7 圆柱盖帽盖帽的结构,4 电池的主要性能（1）,4.1,容量的影响因素,1,）正极偏轻（材料偏少）,2,）负极比例不够，导致正极容量发挥不出来,3,）负极未包住正极，析锂导致容量损失,4,）电解液性能不好，或电解液量不足,5,）隔膜孔隙率太小，锂离子难以穿过,6,）内部短路导致漏电流偏大,7,）过充,/,过放导致正负极或隔膜严重损伤,8,）鼓胀或漏液,4 电池的主要性能（1）4.1 容量的影响因素,4 电池的主要性能（2）,4.2,内阻的影响因素,1,）电解液电导率,2,）隔膜孔隙率,3,）正负极材料的导电性,4,）正负极材料结构及其稳定性,5,）涂布面密度及压实密度,6,）电芯的卷绕结构，容量,7,）虚焊,8,）断片,9,）鼓胀或漏液,10,）盖帽内部脏污,11,）内部短路,4 电池的主要性能（2）4.2 内阻的影响因素,4 电池的主要性能（3）,4.3,电压衰减,1,）烧极耳,2,）内部微短路,3,）过充过放，过流,4,）鼓胀,5,）保护板漏电流大,4 电池的主要性能（3）4.3 电压衰减,4 电池的主要性能（4）,4.4,鼓胀的影响因素,1,）电芯内部水含量高,2,）外部短路,3,）内部短路,4,）过充，过放，过流,5,）温度过高，导致电解液分解,6,）封口不良，水汽进入,7,）电解液严重不够,4 电池的主要性能（4）4.4 鼓胀的影响因素,4 电池的主要性能（5）,4.5,起火,/,爆炸的主要原因,1,）内部短路（如圆柱电芯正极耳碰壁，封口短路等）,2,）外部短路,3,）过充，过放，过流,4,）高温导致隔膜剧烈收缩,5,）负极未包住正极,4 电池的主要性能（5）4.5 起火/爆炸的主要原因,要点总结,1.,曙鹏控制鼓胀的措施都有哪一些？,1,）设计方面,2,）过程方面,2.,曙鹏控制起火,/,爆炸的措施都有哪一些？,1,）设计方面,2,）过程方面,要点总结1.曙鹏控制鼓胀的措施都有哪一些？,Thank you for your attention,Thank you for your attention,
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