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锂离子电池基础培训 一 理论知识二 基本物料三 制造流程四 最后的原则五 常用知识 锂离子电池基础培训 一 理论知识电化学原理LiMxOy C6LI1 zMxOy LizC6充电时 锂离子由正极迁移到负极 并嵌入石墨层 放电时 锂离子由负极石墨层脱出 嵌入到正极活性物质层 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 二 基本物料1 电池基本组成正极 正极活性物质 导电剂 粘接剂 集流体 极耳负极 正极活性物质 导电剂 粘接剂 集流体 极耳隔膜 聚乙烯薄膜或者聚乙烯聚丙烯三层膜或者粘接了无机粉末的无纺布隔膜 电解液 导电锂盐 LiPF6 LiAsF6 的有机溶液 包装膜 软包装电池 铝塑多层膜 PP AL Nylon 锂离子电池基础培训 二 基本物料2 正极锂离子电池的正极活性物质为锂金属氧化物或者其它类型的化合物 如 钴酸锂 锰酸锂 锂钴锰镍酸锂 磷酸亚铁锂 磷酸钴锂 磷酸锰锂 磷酸钒锂 聚苯胺等 目前量产的锂离子电池的正极活性物质都含有锂元素 并且锂离子能够在一定的电压条件下嵌入和脱出 正极的导电剂一般为导电炭黑 常用的有SP S 0 KS6等 正极的粘接剂一般使用PVDF 主要型号有761 761A HSV900等 适用于有机溶剂体系 如NMP 也有使用水性粘接剂的 主要是一些聚丙烯酸酯类的粘接剂 如 LA132 F105等 也有使用SBR的 SBR使用时 要配合CMC增稠剂使用 锂离子电池基础培训 锰酸锂材料 钴酸锂材料 锂离子电池基础培训 多元材料 锂离子电池基础培训 3 负极负极活性物质为石墨或者其它物质 如 硅 锡 钛酸锂等 石墨有人造石墨和天然改性石墨 或者两者的混合物 也有将硅 锡等材料的纳米颗粒和石墨混用的 可以大大提高负极的比容量 钛酸锂具有非常好的性能 具有零形变的特性 并且高倍率放电性能非常好 负极的导电剂一般也是导电炭黑SP 或者不使用导电剂 负极的粘接剂也分为有机溶剂性的和水性的 和正极相同 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 4 电解液电解液多为六氟磷酸锂的1mol L碳酸酯溶液 根据电池的不同用途 溶质也可以是 六氟砷酸锂 高氯酸锂 三氟甲基二乙基磺酸锂或者其组合等 溶剂可以是碳酸二甲酯 碳酸乙酯 碳酸丙烯酯 碳酸甲乙酯或者其不同比例的组合等 电解液根据不同的安全性能的要求会添加不同的增强安全性能的添加剂 如防过充的 阻燃的 提高高温性能的 提高储存性能的 提高低温性能的等 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 5 隔膜常用的隔膜有三种 聚丙烯隔膜 聚乙烯和聚丙烯三层膜 粘接了无机颗粒的无纺布隔膜 聚丙烯隔膜的制备有干法和湿法两种方法 干法属于拉伸膜 湿法属于涂布造孔类成膜 一般来说 湿法隔膜性能更好一点 厚度一般有16 20 22 26微米 三层隔膜是由聚乙烯拉伸膜和聚丙烯拉伸膜复合而成 具有干法隔膜的特性 厚度一般有22 26 30微米 无纺布隔膜有无机颗粒粘附到无纺布上制成 具有不收缩 吸液量大的有点 安全性能非常好 但是需要更高的干燥条件 厚度一般有30 45微米 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 6 集流体正极的集流体一般为铝箔 也有使用钛箔或者其它箔材的 适用于一些特殊的用途 铝箔为压延工艺制作 目前常用的厚度为15微米 面密度在36 40g m2左右 为了增强铝箔的拉伸强度 普遍在铝箔中增加了其它元素 形成合金 后期还使用了其它工艺来增强铝箔的拉伸性能 负极的集流体一般为铜箔 也有使用不锈钢或者镍箔的 铜箔有电解铜箔和压延铜箔 同时电解铜箔有双面光铜箔和单面光铜箔 常用铜箔的厚度为9微米 也有12微米的 面密度在89g m2到110g m2不等 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 7 极耳正极的极耳使用的是金属铝极耳 负极使用的是镍极耳 也可以使用铜极耳或者镀镍铜极耳 也有厂家使用铝极耳 需要特殊保护 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 8 包装膜软包装锂离子电池的包装膜为铝塑膜 铝塑膜的主要生产厂家有两家 日本印刷DNP和昭和电工SHOWA 铝塑膜由多层聚合物薄膜和Al层复合而成 最外层为PET或者NYLON层 粘接到Al层 内层为CPP层 也有在CPP和Al层间多粘接一层PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 层 用来防止短路 铝塑膜的厚度常用的为112或者122微米厚的 也有用于超薄电池的87微米和动力电池的150微米厚度 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 三 制造流程 Sp PVDF 导电石墨等的烘烤 混料 制胶 制浆 涂布 裁片 刮片 极片烘烤 极片辊压 卷绕 焊极耳 入壳 焊电池盖 激光焊电池盖 电池烘烤 注液 高温静置 预充化成 砸球 锂离子电池基础培训 常温循环 倍率 是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值 它在数据值上等于电池额定容量的倍数 通常以字母C表示 如电池的标称额定容量为600mAh为1C 1倍率 300mAh则为0 5C 6A 600mAh 为10C 以此类推 热箱 在60度下 以5 min的速度升温至150 从温度到达150 开始计时 记录电池爆炸或裂口的时间和现象 超过1h不爆炸的 停止加热 高温循环 60 45 高温存储 85 48小时 需记录测试前后电压 内阻 厚度 容量保持率 容量恢复率过充 1c10V针刺 3mm直径的针刺穿跌落 不起火 不爆炸 10kg重物自1M高处砸向电池 锂离子电池基础培训 检测项目 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 四 最后的原则锂离子电池设计制造最根本的原则 1 尽一切办法除去水分 2 负极可逆容量一定大于正极可逆容量 3 尽一切办法去除毛刺 粉尘 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 五 常用知识1 锂离子电池的能量密度的计算方法体积比能量 Wh L 容量 mAh 3 7 V 1000 长 宽 厚 mm3 重量比能量 Wh kg 容量 mAh 3 7 V 电芯重量 g 2 锂离子电池的比容量的计算方法充 放 电比容量mAh g 充 放 电容量 活性物质重量活性物质重量 极片上浆料总重量 配比中活性物质的比例 钴酸锂为0 9597 锰酸锂为0 92 多元为0 945 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 3 如何根据极片面密度来计算极片重量重量 铝箔重量 正极料重量正极料重量 极片单面敷料面积 极片单面面密度极片单面面积 392 2 75 18 10 41 27921mm2如果极片单面面密度为200g 铝箔重量为0 64g 那么极片的标准重量 0 64 27921 200 1000000 6 2242g 锂离子电池基础培训 4 极片压实物料的面密度 极片辊压后厚度 箔材厚度 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 5 保护板由于锂离子电池的安全性 在电压过高时 电池会被过充 造成起火 膨胀 爆炸等安全隐患 电池过放会造成电池气涨 短路等隐患 电池性能直接降低 因此 锂离子电池必须配备保护线路板 限制电池的充放电电压 以保护电池 锂离子电池的充电截止电压为4 2V 放电截止电压为2 5V 保护板的充电截断电压为4 3V 放电截断电压为2 5 3 0V 6 锂离子电池常用的标准国标 GB18287 2000 UL认证 CE认证 UN38 3 运输 等 7 锂离子电池常做的安全检测项目过充 过放 短路 高低温 高温高湿 热冲击 重物冲击 挤压 针刺 海拔模拟等 要求一般为不爆炸 不燃烧 不漏液等 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 8 电池的内阻对电池性能的影响电池的内阻越低 电池的倍率放电性能越好 电池的放电平台就越高 容量相等的情况下 内阻低的电池的功率会更高 同等条件下的放电时间就越长 同等型号的叠片电池比卷绕电池的内阻要低 9 扣式二次电池的用途主要用于一些对容量要求不高的用电器中 如无绳电话 遥控器 mp3 电子词典等小型电器中 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 10 电池的典型的充放电曲线图是怎么样的 红色曲线为电压 蓝色曲线为电流 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 11 电池的内阻和容量有什么样的关系 电池的内阻和容量是逆相关的关系 即 容量越大 内阻越小 容量越小 内阻越大 但是二者并不是简单的直线比例关系 而是和材料的种类 导电剂的种类以及含量 极片的厚度以及压实 电解液的种类 隔膜的孔隙率以及厚度 甚至焊接的质量 温度等均有关系 内阻的单位一般以毫欧 m 来表示 12 电池储存应该注意的事项由于锂离子电池的电压较高 同时 锂离子电池不能够过放 所以 一般情况下电池的储存条件是半电 3 8V左右 温度以不高于45摄氏度为好 电压太高 容易短路出现火花 同时电池内部反应加剧 性能衰减加快 高温也会使电池内部反应加剧 性能衰减加快 干燥环境 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 13 电池的不良一般有哪些表现方式 电池的不良一般表现为 低 零 电压 高内阻 鼓涨 漏液 充不进电 不能够放电 燃烧 开裂等 14 造成低电压的原因有哪些 造成低电压的原因可能有 内部短路 外部短路 储存时间太长 反向充电 保护板自放电大等 15 高内阻的原因有哪些 造成高内阻的原因可能有 电池储存时间太长 电池经受过过充电或者过放电 电池经历过高温 电池经历过短路或者高倍率放电并导致内部气化 电池内部沉锂 电池内部极片间接触不良等 锂离子电池基础培训 锂离子电池基础培训 16 造成电池鼓胀的原因有哪些 导致电池鼓胀的原因有 高温 短路 过充电 过放电 高倍率放电 储存过久后的充放电 电池密封不严密 内部化学反应 锂离子电池基础培训 谢谢