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1、 Quality assurance Designed to power you 1 聚合物锂电池原理、特性及 安全使用注意事项 NOV 21th, 2012 McNair New Power Co., Ltd Quality assurance Designed to power you 2 目 录 锂电池认知及原理 锂电池性能特性 锂电池常见问题 锂电池装配注意事项 锂电池安全使用注意事项 Quality assurance Designed to power you 3 锂电池认知及原理 Quality assurance Designed to power you 4 锂电池认知及原理
2、 1、电池认知： A、电池是一种将电能转换成化学能的一种储能设备。 常见的电池可分为两大类；一类为一次性电池（即用完后不能够再次 充电重复利用的电池，常见的有：锌锰电池、碱性电池等），另一类 二次性电池（即用完后可通过再次充电后重复使用的电池，常见的有 ：镍氢电池、镍镉电池、锂电电池等）。 B、电池属于安规部品。 C、电池的使用必须满足一定的内外部条件并提供足够的保护。 D、电池的相关安全认证标准。 UL1642/UL2054 GB18287 IEC61950-1/IEC61950-2 UN . Quality assurance Designed to power you 5 Anode (
3、-) Li Ion Cell Cathode (+) Separator Electrolyte Cell 锂电池认知及原理 2、锂电池原理： 锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间 嵌入和脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子 电芯更加安全稳定。其反应示意图及基本反应式如下所示： CELL组成部分 Quality assurance Designed to power you 6 - + Charge: Cathode (+): LiCoO2 Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- Anode (-): nC + xLi+ +xe- LixCn Bat
4、tery reaction: LiCoO2 + 6C Li1-xCoO2 + LixC6 锂电池认知及原理 充电反应原理及反应式 Quality assurance Designed to power you 7 锂电池构造结构图 锂电池认知及原理 Quality assurance Designed to power you 8 锂电池性能特性 锂电池认知及原理 Quality assurance Designed to power you 9 1、锂电池优缺点： A、优点： a、电压高:单体电池的工作电压高达3.7-3.8V（电芯电压最高可 充到4.2V），是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍
5、. b、比能量大:目前能达到的实际比能量为555Wh/kg左右，即材料 能达到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH） ，已接近于其理论值的约88%。 c、循环寿命长：一般均可达到500次以上,甚至1000次以上，磷酸 铁锂的可以达到2000次以上。对于小电流放电的电器,电池的使用 期限，将倍增电器的竞争力。 锂电池性能特性 Quality assurance Designed to power you 10 d、安全性能好：无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池, 因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含 镉、铅、汞等对环境
6、有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni- Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但 Li-ion根本不存在这方面的问题。 e、自放电小：室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为 2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。 f、可快速充放电：充电30分钟容量可以达到标称容量的80%以上 ，现在磷铁电池可以达到10分钟充电到标称容量的90%。 g、工作温度范围高：工作温度为-2555C，随着电解液和正极 的改进，期望能扩宽到-4070C。 锂电池性能特性 Quality assurance Designed to power you 11
7、 B、缺点： a、衰老：与其它充电电池不同，锂离子电池的容量会缓慢衰退，与 使用次数无关，而与温度有关。可能的机制是内阻逐渐升高，所以， 在工作电流高的电子产品更容易体现。用钛酸锂取代石墨似乎可以延 长寿命。 储存温度与容量永久损失速度的关系： 充电电量 储存温度0 储存温度25 储存温度40 储存温度60 4060 2/年 4/年 15/年 25/年 100 6/年 20/年 35/年 80/6月 b、不耐受过充：过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中 ，无法再释放，可导致电池寿命短及产气造成气鼓。 锂电池性能特性 Quality assurance Designed to power
8、 you 12 c、不耐受过放：过放电时，电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍 塌，从而缩短寿命及产气造成气鼓。 d、需要多重保护机制：由于错误使用会减少寿命，甚至可能导致 爆炸，所以，锂离子电池设计时增加了多种保护机制。 保护电路：防止过充、过放、过载、过热。 排气孔：避免电池内部压强过大。 隔膜特性：有较高的抗穿刺强度，防止内部短路；在电池内部温 度过高时 还能融化，阻止锂离子通过，阻滞电池反应，升高内阻 (至2k)。 锂电池性能特性 Quality assurance Designed to power you 13 2、锂电池的危险性： 锂离子电池在拥有优越的性能的反面，也有几个危险性：
9、A、过充电时锂金属析锂到电极与电极间，产生短路，会有破裂， 冒烟，起火的危险。 B、如果过充电的话，电压会上升到4.6Vcell以上，元件达到热 爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火的危险。 C、 因为电气容量大内部电阻低，所以外部短絡时通过大的电流， 电池内部达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火的危险。 D、因为电解液使用了有机溶剂所以有燃烧的可能性。 锂电池性能特性 Quality assurance Designed to power you 14 锂电池性能特性 锂电池常见问题 锂电池认知及原理 Quality assurance Designed to power you 15
10、 锂电池常见问题 聚合物锂离子电池生产及使用过程中可能出现的问题 ： 1、气胀和漏液 2、掉电 3、容量不足 4、无电压/无法充放电 5、外观不良 6、尺寸超标 7、其他 Quality assurance Designed to power you 16 锂电池性能特性 锂电池常见问题 锂电池装配注意事项 锂电池认知及原理 Quality assurance Designed to power you 17 锂电池装配注意事项 1、电池装配前准备事项： A：所有作业人员要戴好棉手套及静电环；保持台面整洁无任何尖 锐物； B：作业台面最好要用绒布铺平整,无任何其它与作业无关的物质 ； C：在转
11、用时电池摆放整齐有序，不能有堆积与碰撞电池及划伤表 面铝塑膜； D：所有焊接电池使用的恒温烙铁温度都必须控制在35010， 焊接时间小于5S； Quality assurance Designed to power you 18 锂电池装配注意事项 2、电池检测操作过程中注意事项： A：所有作业员在测试电压、内阻时不能将电池的极耳或引线进行短 路； B: 进行剪电池极耳或引线时剪刀不能碰伤电池表面任何地方； C：在电池下拉的时要轻拿轻放，避免对电池造成损伤； D：所有电池在进行焊接PCBA的时要防止烙铁碰到保护板的任何元件 或电池表面铝塑膜上；在焊接引线的时烙铁不能烫伤电池引线;电池 的正负极
12、不能焊反； E: 在进行电池功能测试时,不能将电池的正负极接反,更不能将电池 的正负极短路； Quality assurance Designed to power you 19 锂电池装配注意事项 3、电池与整机组装注意事项: A：全检所有电池外观,在确保电池外观良好的情况下才进行组装； B:电池在进行组装前要将每个电池作好绝缘措施,防止电池在组装过 程中发生短路； C:所有电池组装后都要进行确认检查电池表面有无损伤，有无被挤压 ，有无将电池正负极接反等，确保每个电池组装后的有一定的的空间 (3MM以上)； D:电池组装后不能有电池晃动或不固定的现象，电池在整机内不能有 接触、靠近产生高温器
13、件或裸露导电引线相接触； E:电池组装周围位置必须平整无尖锐状物品相接触； F:电池组装后非试验品严禁跌落，跌落后电池不能以良品使用； G:整机维修时建议将电池取下，避免因操作不当损伤电池。 Quality assurance Designed to power you 20 锂电池性能特性 锂电池常见问题 锂电池装配注意事项 锂电池安全使用注意事项 锂电池认知及原理 Quality assurance Designed to power you 21 锂电池安全使用注意事项 1、充电： A、充电电流：充电电流不得超过产品规格书中规定的最大充电电流 。使用高于推荐值电流充电将可能引起电芯的充放
14、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。 B、充电电压：充电电压不得超过产品规格书中规定的充电电压（ 4.2V/电芯）。充电电压绝对不能超过产品规格书中规定最高的极限 充电电压。充电器的设计应满足这个条件。充电电压高于充电极限电 压值时，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 ，可能会导致发热或泄漏并引起安全问题。 C、充电温度：电池必须在产品规格书指定的环境温度范围内进行充 电。 D、禁止反向充电：正确连接电池的正负极，严禁反向充电。若电池 正负极接反，将无法对电芯进行正常充电。同时，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。 Quali
15、ty assurance Designed to power you 22 锂电池安全使用注意事项 2、放电： A、放电电流：放电电流不得超过本产品规格书规定的最大放电电流 ，大电流放电会导致放电芯容量剧减并导致过热等一系列问题。 B、放电温度：电芯必须在产品规格书中指定的环境温度范围内进行 放电。 C、过放电：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3.7V/cell至3.99V/cell之间。过放电会导致 电芯性能、电池功能的丧失及产气。 Quality assurance Designed to
16、 power you 23 锂电池安全使用注意事项 3、保护电路模块（PCM）： 电芯/电池包装应配有PCM以正确保护电芯/电池。PCM应具备以下功能 以保证安全并防止损坏电芯性能：1）过充电保护；2）过放电保护； 3）过流保护，4）短路保护。 A、过充电保护：当电池中任一电芯的电压达到最大充电上限电压时 ，过充电保护应立刻停止充电。 B、过放电保护：当电池中任一电芯的电压达到最小放电下限电压时 ，过放电保护应立刻停止放电。 C、过流保护：当电池在充电或者放电过程中，经过电路的电流高于 过流保护电流时，过流保护应立刻停止充电或者放电功能。 D、短路保护：当电池在充电或者放电过程中，外部电路发生短路时 ，短路保护应立刻停止充电或者放电功能。 Quality assurance Designed to power you 24 锂电池安全使用注意事项 4、贮存 A、电芯储存温度必须在产品规格书指定的环境底下进行。 长期存储电池（超过3个月） 须置于温度为235
