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1、聚合物锂离子电池基本知 识培训资料 电池简介 ?电池定义： 将化学能转变为电能的装置； ?基本反应原理： 充电：正极发生氧化反应，负极发生还原反应 放电：发生还原反应，负极发生氧化反应 锂离子电池基本反应原理 ?充电： 锂离子从正极脱出，穿过电解液和隔膜嵌入负极； ?放电： 锂离子从负极脱出，穿过电解液和隔膜嵌入正极； ?在整个充放电过程中没有电子的得失（即化学价态的 变化），充放电是依靠锂离子在正负极之间的脱出和 嵌入完成的，这一点与一般的化学电源不同。 Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Discharge Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Li+Li+
2、LiCoO2正极 碳材料负极 Li+ Li+ Charge O层 O层 Co层 O层 O层 Co层 O层 O层 Co层 O层 O层 Co层 O层 O层 Co层 锂离子电池基本反应原理 锂离子电池基本反应原理 正极 负极 总反应 正极 负极 总反应 锂离子电池的优点 ?高电压 ?高能量密度 ?高平台 ?高循环寿命 ?环保，对环境无污染 聚合物锂离子电池的应用 ?手机 ?笔记本电脑 ?电动玩具 ?蓝牙设备 ?MP3/MP4等 聚合物锂离子电池的结构 聚合物锂离子电池的分类 ?液态软包装电池 电池内部结构同铝壳一样，电池内部为富液态 结构 ?胶态聚合物电池 采用凝胶电解液，电池内部几乎看不到富余的
3、电解液 聚合物锂离子电池的结构 聚合物锂离子电池的基本构成： ?极片 ?极耳 ?隔膜 ?保护胶带 ?电解液 ?聚合物包装膜 聚合物锂离子电池的结构极片 ?组成： 正极片：钴酸锂、导电剂、粘结剂、铝箔 负极片：石墨、导电剂、粘结剂、铜箔 ?作用： 锂离子脱出和嵌入的基体、电池依靠锂离子在 正极片和负极片之间的脱出和嵌入获得电压并 对外提供电能 聚合物锂离子电池的结构极耳 ?组成： 正极耳：金属铝带 负极耳：金属镍带 ?作用： 极片和电池外壳之间的导电通道，正负极的电 压差通过极耳传递给使用体 聚合物锂离子电池的结构隔膜 ?组成： 单层聚乙烯、聚丙烯薄膜或者二者的多层复合 体 ?作用： 正负极片的
4、绝缘体，同时提供锂离子的离子导 电通道，吸附电解液，确保高的离子电导率 聚合物锂离子电池结构保护胶带 ?组成： 聚乙烯薄膜和耐电解液腐蚀的胶构成的胶带 ?作用： 极耳高温保护胶带：防止极耳铆接点的毛刺刺 穿隔膜、防止极耳过热产生的短路； 卷芯终止胶带：对卷芯起固定作用 在正极偏上站上保护胶带在正极偏上站上保护胶带, 避免正极涂膏部分直接与负极 铜箔部分接触 避免正极涂膏部分直接与负极 铜箔部分接触, 电池更安全电池更安全 聚合物锂离子电池结构正极片结 构 负极片里圈空箔处粘上保护胶带负极片里圈空箔处粘上保护胶带, 有效的避免正极里圈头部铝 箔毛刺导致的短路风险 有效的避免正极里圈头部铝 箔毛刺
5、导致的短路风险 聚合物锂离子电池结构负极片结 构 電池正負極面容量密度設計比電池正負極面容量密度設計比1.01以上以上,避免充電過程中負極表面金屬鋰的 析出 電池負極片比正極片寬度寬 避免充電過程中負極表面金屬鋰的 析出 電池負極片比正極片寬度寬0.5mm以上以上, 隔膜寬度比負極片寬隔膜寬度比負極片寬2.0mm以上以上, 避免卷繞螺旋導致的對位不齊及成品電池隔膜因熱收縮導致的正負極短路避免卷繞螺旋導致的對位不齊及成品電池隔膜因熱收縮導致的正負極短路. anode cathode c separat or Protect tape 聚合物锂离子电池结构结构设计 聚合物锂离子电池结构聚合物包装
6、膜 ?组成： 共分为三层，最里面一层为聚乙烯，中间为铝 箔，外面一侧为尼龙 ?作用： 容器作用，同时起到电池外观定型的作用 聚合物锂离子电池基本生产流程 聚合物锂离子电池命名方法 CA厚度宽度高度，如CA454061，电池 的厚度约为4.5mm，宽度约为40mm，高度约 为61mm。 How To Calculate Energy Density 能量密度=容量(mAh)*3.7(V)/(L*W*T)*1000 例如: CA605585 3400mah. 能量密度=3400mah*3.7/(6*55*85)*1000=448Wh/L 聚合物锂离子电池能量密度计算方 法 液态软包装电池和胶态聚合
7、物电池的 优缺点 ?液态软包装电池 优点： 能量密度相对较高 缺点 电池相对较软 ?胶态聚合物电池 优点： 电池较硬，和铝壳电池硬度几乎一样 缺点： 能量密度相对较低 聚合物锂离子电芯若使用不当属于危险用品，客 户使 用时需注意了解以下几个方面： ?一.充电/放电操作及注意事项 ?二.储存/使用操作事项 ?三.使用不当或储存不当的失效现象 ?四.电芯/电池操作时注意事项 充电/放电操作及注意事项说明 ?充电电流 使用高于推荐值电流充电将可能引 起电芯的充放电性能、机械性能和安全性能 的问题，并可能会导致发热或泄漏。 ?充电电压 4.23V ?充电电压高于额定电压值,可能会导致 电芯发 热或泄漏
8、并引起安全问题。 充电/放电操作及注意事项说明 ?充电温度:按照规格书中的建议，正常情 况下锂离子电池充电温度范围在045 ?禁止反向充电 反向充电会降低电芯的充放电 性能、安全性，并会导致发热、泄漏 ?放电电流 ?大电流放电会导致放电芯容量剧减 并导致过 热。建议不要采用超出规 格书定义的电流进 行过流放电。 ?电芯放电环境温度 -2060，如有特殊要 求请参考相关规格书建议 充电/放电操作及注意事项说明 充电/放电操作及注意事项说明 ?需要注意的是，在电芯长期未使用期间，它 可能会用其自放电特性而处于某种过放电状 态。为防止过放电的发生，电芯应定期充 电，将其电压维持在3.6V至3.9V之
9、间。 ?过放电会导致电芯性能、电池功能的丧失。 ?以一小电流（0.01C）预充电1530分钟，以 使（每个）电芯的电压达到3V以上，再进行 快速充电。 使用不当或储存的失效现象 ROCO2R+3O23CO2+3H2O 溶剂被产生的氧气氧 化 二氧化碳 及水的产 生 3CoO2Co3O4+O2 阴极材料结构变化 氧气的产 生 ROCO2R+H2O2ROH+CO2 水与溶剂反应 LiPF6+H2OLiF+2HF+POF3 水与电解液反应 过充电 电压范 围： 4.2V ROCO2R+e-+1/2H2 ROCO2Li+Alky1 ROCO2R+2e-+2Li+H2 Li2CO3+R-R 溶剂分解(和
10、阳极 的集 流体铜的分解) 大量碳氢 化合物的 产生 过放电 电压范 围： 2.3V 主要反应及产物反应原因现象电压范 围 使用不当或储存的失效现象 燃烧 冒烟 锂金属析出、短路 产生大量气体、热量内 部晶体结构塌陷 内部短路 多次轻微过充 严重过充（4.6V） 无限期小电流长期充电 外电路短路 臌胀 内部反应产生气体 内部压力增大 锂金属析出、未短路 多次轻微过充（4.23V） 过放长期存储 高温存储 大电流充放 满充电长期存储 产生后果内部变化使用不当 电芯操作注意事项 ?由于电芯属于软包装，为保证电芯的外观及性 能不受损害，对电芯进行装配生产过程中必须 小心对电芯进行操作 ?1.避免电芯
11、密封状态失效 ?2.避免电芯实体受损、变形 ?3.避免极耳断裂、或直接短路 ?4.避免电芯负极和包装铝箔短路 ?5.避免电芯的储存或工作环境温度超出规格范围 ?6.电芯外壳设计注意事项 ?7.其他操作注意事项 电芯操作注意事项 ?禁止使用剪刀剪电芯边缘或刀片切割或触碰电芯表面。 该操作会破坏密封效果或造成内部短路. 电芯操作注意事项 ?禁止烙铁等高温器件触碰电芯表面。 电芯操作注意事项 ?顶封边容易受到损害，导致漏气。禁止在电芯 制程及装配过程中弯折顶封边。 电芯操作注意事项 ?侧封边在电芯生产过程中均经过热封且已折叠 好，并通过了相关密封测试。频繁打开、弯折 会导致铝箔开裂。禁止打开或破坏侧
12、封折边 电芯操作注意事项 ?禁止使用钝器敲砸或触碰电芯表面 ；禁止手持电芯敲 击桌面或其他硬质的表面。 电芯操作注意事项 ?禁止弯折电芯或给电芯圆角 电芯操作注意事项 ?避免电池从高处坠落（如从台面坠落到地 面），若不幸发生，则此 电芯必须经重新测 试后方能使用。 电芯操作注意事项 ?极耳的机械强度并不很坚固，特别是正极铝 片，因材料特性而抗折性较差。禁止弯折极 耳，以防断裂或疲劳损伤。 电芯操作注意事项 ?在对电芯进行加工、测量及装配的过程中注意避免电芯正负极 耳 短路电芯，它会导致电芯严重损坏以致报废。 电芯操作注意事项 ?建议使用电阻焊接或激光点焊技术来连接电芯 与保护电路模块或其它部分。如使用手工锡 焊，须注意以下事项，以保证电芯不受损失： a.烙铁的温度可控且防静电； b.烙铁温度不能超过350； c.锡焊时间不能超过2秒： d.锡焊次数不能超过5 次； e.必须在极片冷却后再进行二次焊接；禁止直接 加热电芯，高于100 会导致电芯损坏。 THE END
