锂离子电池基础知识培训教材.ppt

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,*,奥德圣电源有限公司,技术部,锂离子电池基础知识,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,X,NiO,2,或Li,X,MnO,2,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。,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。,锂离子电池特点,高能量密度,高工作电压,长循环寿命,电化学特性稳定,荷电保持能力强,无污染,无记忆效应,应用领域,Li-ion Battery,锂离子电池结构,正极,活性物质,（LiCoO,2,LiMnO,2,LiNi,x,Co,1-x,O,2,),导电剂、溶剂、粘合剂、基体(铝箔),负极,活性物质,（石墨、MCMB),粘合剂、溶剂、基体（铜箔）,隔膜（PE、PP/PE/PP）,电解液（LiPF,6,+DMC EC EMC),五金和辅材（铝壳、盖板、极耳、胶纸、隔圈片）,铝壳,锂离子电池结构图,523450AR,52表示厚度为：5.2mm,34表示宽度为：34mm,50表示高度为：50mm,A表示为铝壳,R表示大圆角,r表示小圆角,L表示方角,锂离子电池结构正极,正极基体：铝箔（约0.01,6,mm厚),正面,正极集流体（极耳）：铝带（约0.1mm厚）,正极物质：,主要为,钴酸锂,反面,锂离子电池结构负极,负极基体：铜箔（约0.009mm厚),负极物质：,主要为,石墨,负极集流体（极耳）：镍带（约0.07mm厚）,正面,反面,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0.0160.020mm,三层一般为0.0200.025mm,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 mscm,液态锂离子电池生产总工艺流程,配料,组装,注液,检测包装,涂布,制片,化成,激光焊,分容,检验出货,以车间为单位,配料工艺流程,泡胶,正极筛浆料,正极混干粉,正极真空搅拌,泡胶,负极真空搅拌,负极混干粉,负极筛浆料,正极拉浆,负极拉浆,正极,负极,拉浆工艺流程,送 带,上 浆,正、负极浆料,正、负极裁片,烘烤,收 带,制片工艺流程,正极裁大片,辊压,正极,裁小片,正极称重分档,正极制片,负极制片,正极,焊极耳,负极裁大片,辊压,负极,裁小片,负极称重分档,负极,铆接极耳,正极,片烘烤,负极,片烘烤,正极包胶纸（透明胶）,负极包胶纸（高温胶）,组装,卷绕工艺流程,卷绕,贴底部胶纸,压芯,入壳,正、负极片,刷粉配片,隔膜,隔膜裁剪,测短路,套隔圈并固定,负极极耳点焊,离心入壳,测短路,压盖帽(板),激光焊,调机，测试,正极极耳超焊,折极耳,激光焊工艺流程,调机（夹具、激光调试）,激光焊接长边,注液,全检气密,全检短路,激光焊短边,注液-化成工艺流程,真空烘烤,钢珠封口,注液,预处理,抛光,冲水清洗,分容,贴胶纸,扎纸巾,电解液清洗,化成,测电压,活化,下纸巾,点胶,撕胶纸,老化,检测包装工艺流程,充电,返充电,放电,客户,装盒、包装,全检电压,全检内阻,全检尺寸,液态锂离子电池生产所用设备,真空搅拌机,涂布机（拉浆机）,裁切机,辊压机,卷绕机,超声波点焊机,双针点焊机,短路测试仪,激光焊机,真空混烤箱,真空注液机,化成检测柜,分容检测柜,电压内阻测试仪,液态锂离子电池性能,常规性能：,容量 电压 内阻,可靠性性能：,循环寿命 放电平台 自放电 贮存性能,高低温性能,安全性能,过充 短路 针刺 跌落 湿水 低压 振动,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,)。,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。,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。,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。,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。,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。,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75%，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。,放电平台,锂离子电池完全充电后，放电至3.6V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,自放电,电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放电至3.0V，其容量记为C,2,；电池初始容量记为C,0,；1-C,2,/C,0,即为该电池之月自放电率,行业标准锂离子电池月自放电率小于8%，我们可以做到3%-5%,电池自放电与电池的放置性能有关，其大小和电池内阻结构和材料性能有关,总结,电池是个比较复杂的电化学体系，涉及到电化学、材料、机械、物理等学科,锂离子电池生产流程较长，每个质量控制点都非常重要,大家可以根据自己工作岗位性质有针对性的进行研究、讨论,