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1、锂离子电池,锂离子电池的诞生 电池行业中一些常见的术语 锂离子电池的原理 锂离子电池的基本结构 我司锂电池的原材料状况 锂离子电池的基本工艺流程 锂离子电池的基本性能 我司锂电池的特点及应用说明 电池检测标准 有关成品电池的知识与组装的基本流程,锂离子电池的诞生,任何事物的诞生都有一定的背景。锂离子电池的产生同样也离不开这一点。20C 60、70年代发生的石油危机迫使人们去寻找新的替代能源。 由于金属锂在所有金属中是最轻、氧化还原电位最低、质量能量密度最大，因此它成为了潜在的替代能源之一。同时，随着科学技术的发展和人民物质文化生活的提高，特别是随着空间技术的发展和军事装备的需求，信息和微电子工
2、业的迅猛发展带来了大量工业用、民用、医用和便携式电子产品的问世，以及环境保护意识的增强，人们对体积小、重量轻、安全可靠、无污染，可反复充电使用的电池的需求更加迫切。锂离子电池就是在这种形式下迅速发展起来的新兴高能二次电池。 从理论上，与一般的原电池相比，锂离子电池有明显的优点： a.电压高：是一般Ni-Cd、Ni-MH的3倍b.储能密度高c.工作温度范围宽：一般能在2545（随着电解质和正极材料的改进，有望拓宽到4070）工作d.持续输出功率大（比功率大）e.放电平稳、循环性能优越，无记忆效应f.储存时间长，工作寿命长等。,70年代末到80年代可以说是世界锂电池探索萌芽的十几年。到1991年，
3、日本索尼公司率先推出第一块锂离子电池，并实现了商业化生产。1995年，人们发明了聚合物锂离子电池，1999年开始商品化生产。 我们国家对锂离子电池产业的发展也非常重视，但从国内目前的发展状况而言，关键技术还是掌握在日本和美国手中。例如，隔膜材料：目前国内锂电池厂家仍需要进口（而日本宇部、旭化成，美国CELGARD、ENTEK都是掌握主要技术的厂家）。因此，我们要进一步参与国际竞争，必须在电池的原材料上有所新的突破。,电池行业中一些常见的术语,一次电池（primary battery）: 只能进行一次放电的电池，不能进行充电而再利用。 二次电池（secondary battery）: 可反复进行
4、充电、放电而多次使用的电池，也叫蓄电池或充电电池（rechargeable）。 正极（positive electrode）: cathode 放电时，电子从外部电路流入电位较高的电极。 负极（negative electrode）: anode 放电时，电子从外部电路流出电位较低的电极。 额定容量（rated capacity）: 制造商标明的电量值C5mAh，即充满电的电池在20下以0.2C的标准实验电流放电到终止电压（2.75V）时所能放出的电量值。 循环寿命（cycle life）: 电池在一定条件下（200.2 C5）,反复充放电，当电池容量等性能达到规定的要求以下时所发生的充放电次
5、数（容量低于60%）。,内阻（internal resistance）: 电池正极与负极之间的电阻，是集流体、电极活性物质、隔膜、电解液的电阻之和，理论上，其值越小性能越好。电池内阻是锂离子电池性能的重要参数。电池内阻的数值不仅影响了电池的功率特性、电池的放电倍率，同时也是电池内部结构特性的一个重要表征。 标称电压（nominal voltage）: 电池0.2 C放电时全过程的平均电压，是一个近似数值。（请问我们公司的锂电池的标称电压是2.75V、3.7V、4.2V？） 放电平台（discharge curve）: 放电平台是电池放电曲线的一个直接的表征。即电池完全充电后，以一定速率的电流放
6、电时，电压下降相对缓慢的那段时间。通常以1C放电至3.6V的时间表示放电平台。我们公司锂电池的放电平台达48分钟以上，放电曲线很好。 放电容量（discharge capacity）: 电池放电时所释放出的电荷量。 放电深度（depth of discharge）: 表示放电程度的一个量度。为放电容量与总放电容量的比值。 自放电(self discharge)：是指电池在没有对外做功的情况下，其自身内部物质发生化学反应而致使电池能量（容量）损失的现象。如自放电较大的电池往往表现为储存一段时间后出现低电压（或零电压）的现象。,锂离子电池的原理,电极反应如下： 正极： LiCoO2 Li1-xCo
7、O2 + xLi+ + x e- 负极： 6C+ xLi+ x e- LixC6 总的反应：LiCoO2+6CLi1-XCoO2+LiXC6 锂离子电池的正负极均采用可供锂离子（Li+）自由脱嵌的活性物质，当电池充电时，锂离子从正极进入溶液(电解液)转到负极中去，放电时锂离子又从负极进入溶液转入正极，锂离子进入电极的过程叫做嵌入，从电极出来的过程叫做脱嵌。,锂离子电池的基本结构,同所有的化学电源一样，锂离子电池也由正极、负极和电解液组成。但为了使其性能更优越，更便于人们使用，于是我们现在的锂离子电池便在原电池的基础上增加了一些配件，如隔膜纸、壳体、盖板等。 1.正极:电池反应的主体，主要反应活
8、性物质为LiCoO2，电池反应过程中Li+的提供者，正极片是由LiCoO2粉末调成膏状涂覆在铝箔上烘干压制而成。 2.负极：与正极匹配成为电池反应的另一个主体，主要反应活性物质为C，电池反应过程中Li+的接收者，负极片是由石墨粉末调成膏状涂覆在铜箔上烘干压制而成。,3.隔膜纸：置于正极与负极之间起隔离作用，主要是防止正极与负极直接接触而导致电池内部短路。它可以让电解液中的锂离子自由穿过，但可防止电子穿透，从而起隔离作用。4.电解液：电池反应过程中，作Li+来回移动的载体，一般采用LiF6作电解质溶解于EC/DMC/EMC等混合酯类物质中而形成有机电解液。 5.壳体：电池反应系统的容器。目前，我
9、公司主要以钢壳和铝壳为基本壳体。 6.盖板：主要由上盖、密封圈和铆钉组成。盖板主要是起电池反应体系的密封和输出正负极电流的作用。,我司锂电池的原材料状况,钢壳电池 铝壳电池 正极材料: 中信国安 振华、瑞翔等 负极材料: 长沙石墨等 大阪煤气(Osaka Gas ) 隔膜材料:日本宇部(UBE ) 日本宇部(UBE ) 美国CELGARD、ENTEK等 电解液: 张家港、金牛等 Ferro(美国) 铜 箔: UNITED COPPER FOILS 惠州联合 铝 箔: ALCOA(SHANGHAI)上海美铝 钢 壳: 路华 铝 壳: 同力,锂离子电池的工艺流程,锂离子电池的主要工序：,用专门的溶
10、剂和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混 合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。,将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制 成正、负极极片。,按正极片-隔膜-负极片-隔膜自上而下的顺序放好，经卷 绕制成电池极芯，再经过注入电解液、封口等工艺过程， 即完成电池的装配过程，制成成品电池。,用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，对 每一只电池都进行检测，筛选出合格的成品电池，待出厂。,铝壳电池生产工艺流程图,锂离子电池的基本性能,锂离子电池作为二次电池，它具有二次电池的共性，目前，轻工行业、电子行业和通讯行业在评价一个二次电池性能时，往往从以下几个方面着手： （1）容量 （
11、2）标称电压 （3）内阻 （4）放电平台 （5）循环寿命 （6）荷电保持能（7）安全性能 （8）储存性能 （9）高、低温放电性能 （10）外观尺寸,我司锂电池的特点及应用说明,目前，我们公司开发了很多种型号的电芯，种类相对比较齐全.其共同特点为外观尺寸好、容量较高、平台较好、低温放电性能良、内阻一致性较好，其综合性能在国内市场居一流水平。在深圳的几家锂电池公司其产品性能简介如下： 比亚迪：容量高、外观尺寸好，但平台不高，循环衰减快，一致性也不是很理想。 邦凯：循环性能好，平台一般，一致性较高，但容量不高，电池超厚较严重。 华粤宝：外观尺寸较好，但容量偏低，循环衰减快。 环宇达：容量、平台一般、
12、储存性能差（储存时电压下降快，容量下降快，微短路现象较严重）。,由此可见，从目前客户的要求及检测项目（容量、平台、电压）来看，我公司电芯的综合性能应处于中上水平。另外，从我公司自身技术开发角度来说，053048、423048等容量在600mAh以下的电芯，无论是容量还是平台在国内市场都绝对处于优势地位。另外，在安全性能方面，我们从自身制程上作了很多的工艺改进，并且在国内率先开发投产了防爆系列产品。但是，作为业务人员，我们还得与客户加强沟通，要让客户的加工工艺符合锂离子电池的使用说明，下面我再提一下我们电芯的使用说明：,（一）充放电条件限制： 1.充电电流：1C 2.充电上限电压：(4.200.
13、05)V 3.放电下限电压：(2.750.05)V 或(3.000.05)V 4.工作温度：充电 045 放电 20 +25 （二）储存环境要求： 1.温度：三个月内 20 +45 一年内 20 +25 2.湿度：RH:（6520）%,（三）注意事项： 1.不得将电池投入火中，或储存在高温的环境里。 2.不要在充电器或设备里将电池正、负极直接连接。 3.在运输、传送或储存过程中，不得有任何金属物品与电池混装，以免造成电池正负极短接。 4.不得有任何利器、重物撞伤电池外形结构。 5.不得将电池淹没在水中，或让雨水弄湿，弄潮。 6.不得将电池储存在有腐蚀性气体（或液体）的环境中。 7.不得与废旧电
14、池或NiMH 电池、CdNi电池混合使用。,电池检测标准,0.2C5A放电性能(20) :满电后,以0.2C5A电流放电到终止电压2.75V，检测放电时间。 5h 1C5A放电性能(20) :满电后,以1C5A电流放电到终止电压2.75V，检测放电时间。 57min 高温性能(552) :满电后,将电池放入552的高温箱中恒温2h，然后以1C5A电流放电至终止电压2.75V，检验放电时间和目测外观。 a)放电时间应不低于54min。b)该试验结束后，将电池取出在环境温度205的条件下搁置2h,然后目测电池外观，应无变形、爆裂。,4.低温性能(202):充电后,将电池放入202的低温箱中恒温24
15、h后,以0.2C5A电流放电至终止电压2.75V，检测放电时间和目测外观。 a)放电时间应不低于4h。 (容量可以保持在80%以上) b)该试验结束后，将电池取出在环境温度205的条件下搁置2h，然后目测电池外观，应无变形，无爆裂。 5.荷电保持和恢复能力:充电后搁置28d，检测电池电压、荷电保持能力与荷电恢复能力. a)荷电保持能力测试放电时间应不低于4.25h，电池电压不低于4.10V。 b) 荷电恢复能力测试放电时间应不低于4.5h。 6.循环寿命 : 300次 一级市场 400 Nokia 500,7.恒定湿热性能 :充电结束后，将电池放入402，相对湿 度为90%95%的恒温恒湿箱中
16、搁置48h后，将电池取出在环境温度205的条件下搁置2h，目测电池外观。再以1 C5A电流放电至2.75V,检测放电时间。 a)电池外观应无变形，锈蚀，冒烟或爆炸。 b)放电时间应不低于48min。 8.过充(3C/4.8V):电池充满电后,将其连接正负极于恒压电源，调节电流至3C5A电压为4.8V ，然后对电池以3C5A充电，直到电池电压为4.8V，恒压2h。 电池应不起火、不爆炸。,9.短路:电池充满电后,改为恒压充电，充电截止电流为10mA，最长充电时间不大于8h，停止充电。然后短路电池正负极(线路总电阻不大于10m)，保持两小时。 电池应不起火、不爆炸。 10.贮存 :电池放电完毕后,以1C5A充电0.5h，停止充电。然后在环境温度205，相对湿度45%85%的环境中贮存，贮存12个月后，检测放电时间 . 放电时间不低于4小时。(容量保持80%以上),11.持续充电:在环境温度205的条件下，以1C5A
