锂离子电池基础与生产流程

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1、锂离子聚合物电池基础知识锂离子聚合物电池基础知识 电池简介电池简介 ? ? 电池定义：电池定义： 将化学能转变为电能的装置；将化学能转变为电能的装置； ? ? 基本反应原理：基本反应原理： 充电：正极发生氧化反应充电：正极发生氧化反应，负极发生还原负极发生还原 反应反应 放电：发生还原反应，负极发生氧化反应放电：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锂离子电池基本反应原理 ? ? 充电：充电： 锂离子从正极脱出，穿过电解液和隔膜嵌入负锂离子从正极脱出，穿过电解液和隔膜嵌入负 极；极； ? ? 放电：放电： 锂离子从负极脱出，穿过电解液和隔膜嵌入正锂离子从负极脱出，穿过电解液和隔

2、膜嵌入正 极；极； ? ? 在整个充放电过程中没有电子的得失（即化学价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的脱出和嵌入完成的 Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Discharge Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Li+ Li+Li+ 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 锂离子电池的优点锂

3、离子电池的优点 ? ? 高能量密度高能量密度 锂离子电池的能量密度时镍氢或镉镍电池的两倍左右锂离子电池的能量密度时镍氢或镉镍电池的两倍左右 ? ? 高电压高电压 一个锂离子电池单体的工作电压为一个锂离子电池单体的工作电压为3.7V3.7V，相当于三个串联的镉镍或镍，相当于三个串联的镉镍或镍 氢电池氢电池 ? ? 循环寿命高循环寿命高 在正常情况下，锂离子电池可以达到在正常情况下，锂离子电池可以达到500500次以上的循环寿命次以上的循环寿命 ? ? 无记忆效应无记忆效应 锂离子电池无需放电即可快速充电，不需要像镉镍电池那样由于具有锂离子电池无需放电即可快速充电，不需要像镉镍电池那样由于具有 记

4、忆效应而需要将电池电量放尽才行记忆效应而需要将电池电量放尽才行 ? ? 快速充电快速充电 使用额定电压为使用额定电压为4.2V4.2V的恒流恒压充电器可以使锂离子电池在一至两个的恒流恒压充电器可以使锂离子电池在一至两个 小时内充满电小时内充满电 ? ? 安全无污染安全无污染 锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质锂离子电池不含有诸如镉、铅、汞之类的有害金属物质 锂离子电池的应用锂离子电池的应用 ? ? 手机手机 ? ? 小灵通小灵通 ? ? 掌上电脑掌上电脑 ? ? 笔记本电脑笔记本电脑 ? ? 电动玩具电动玩具 ? ? PDAPDA ? ? MP3MP3、MP4MP4 ? ? 蓝牙

5、蓝牙 锂离子电池的结构锂离子电池的结构 锂离子电池的结构锂离子电池的结构 锂离子电池的基本构成：锂离子电池的基本构成： ? ? 极片极片 ? ? 隔膜隔膜 ? ? 电解液电解液 ? ? 外壳外壳 锂离子电池的结构极片锂离子电池的结构极片 ? ? 组成：组成： 正极片：钴酸锂、导电剂、粘结剂、铝箔正极片：钴酸锂、导电剂、粘结剂、铝箔 负极片：石墨、导电剂、粘结剂、铜箔负极片：石墨、导电剂、粘结剂、铜箔 ? ? 作用：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入获得电压并

6、对外提供电能 锂离子电池的结构隔膜锂离子电池的结构隔膜 ? ? 组成：组成： 单层聚乙烯、聚丙烯薄膜或者二者的多层单层聚乙烯、聚丙烯薄膜或者二者的多层 复合体复合体 ? ? 作用：作用： 正负极片的绝缘体，同时提供锂离子的离正负极片的绝缘体，同时提供锂离子的离 子导电通道，吸附电解液，确保高的离子子导电通道，吸附电解液，确保高的离子 电导率电导率 锂离子电池结构卷芯锂离子电池结构卷芯 ? ? 组成：组成： 正极极片正极极片+ +隔膜隔膜+ +负极极片负极极片+ +卷绕卷绕+ +贴胶带贴胶带= =卷芯卷芯 锂离子电池结构外壳锂离子电池结构外壳 ? ? 组成：组成： 聚合物锂离子电池：聚合物包装膜

7、聚合物锂离子电池：聚合物包装膜 圆柱电池外壳：不锈钢壳圆柱电池外壳：不锈钢壳 ? ? 作用：作用： 容器作用，同时起到电池外观定型的作用；容器作用，同时起到电池外观定型的作用； PP 铝箔 尼龙 外侧 内侧 PP 铝箔 尼龙 外侧 内侧 Total 约约100m 铝膜的构造铝膜的构造 锂离子电池电芯锂离子电池电芯 + = 锂离子电池基本生产流程锂离子电池基本生产流程 锂离子电池工艺流程配料锂离子电池工艺流程配料 ? ? 目的：目的： 将活性物质和导电剂、粘接剂等均匀的混合到一起将活性物质和导电剂、粘接剂等均匀的混合到一起 ? ? 原材料材料：原材料材料： 正极：钴酸锂正极：钴酸锂 负极：石墨负

8、极：石墨 ? ? 设备和工装：设备和工装： 搅拌机搅拌机 锂离子电池工艺流程涂布锂离子电池工艺流程涂布 ? ? 目的：目的： 将正负极浆料按照工艺要求均匀的涂到铝箔和铜箔上将正负极浆料按照工艺要求均匀的涂到铝箔和铜箔上 ? ? 原材料：原材料： 正极：正极浆料、铝箔正极：正极浆料、铝箔 负极：负极浆料、铜箔负极：负极浆料、铜箔 ? ? 设备和工装：设备和工装： 涂布机涂布机 辊压辊压 ? ? 目的：目的： 压实极片压实极片 ? ? 原材料：原材料： 涂布好的正负极卷材涂布好的正负极卷材 ? ? 设备和工装：设备和工装： 压光机压光机 分切分切 ? ? 目的：目的： 将极片切成规定宽度的卷材将极

9、片切成规定宽度的卷材 ? ? 原材料：原材料： 压光后的正负极卷材压光后的正负极卷材 ? ? 设备和工装：设备和工装： 自动分切机自动分切机 制片（极耳焊接）制片（极耳焊接） ? ? 目的：目的： 将正负极耳铆到极片的铝箔和铜箔上将正负极耳铆到极片的铝箔和铜箔上 ? ? 原材料：原材料： 切成小片的正、负极片，铝极耳，镍极耳切成小片的正、负极片，铝极耳，镍极耳 ? ? 设备和工装：设备和工装： 自动制片机自动制片机 卷绕卷绕 ? ? 目的：目的： 将正极片、负极片、隔膜按照一定的顺序卷成卷芯将正极片、负极片、隔膜按照一定的顺序卷成卷芯 ? ? 原材料：原材料： 正极片、负极片、终止胶带正极片、

10、负极片、终止胶带 ? ? 设备：设备： 卷绕机卷绕机 装配、顶侧封装配、顶侧封 ? ? 目的：目的： 将卷芯装到包装膜中，并封上顶边和侧边将卷芯装到包装膜中，并封上顶边和侧边 ? ? 原材料：原材料： 卷芯，包装膜卷芯，包装膜 ? ? 设备和工装：设备和工装： 冲膜机，折边机，封边机冲膜机，折边机，封边机 电池烘干电池烘干 ? ? 目的：目的： 对装配后的电池内部进行除水对装配后的电池内部进行除水 ? ? 原材料：原材料： 装配后的半成品电池装配后的半成品电池 ? ? 设备和工装：设备和工装： 真空干燥箱真空干燥箱 注液注液 ? ? 目的：目的： 将电解液注进电池内部将电解液注进电池内部 ?

11、? 原材料：原材料： 烘干后的电池，电解液烘干后的电池，电解液 ? ? 设备和工装：设备和工装： 注液器注液器 化成化成 ? ? 目的：目的： 对电池进行预充电，激活电池对电池进行预充电，激活电池 ? ? 原材料：原材料： 一次封口后的电池一次封口后的电池 ? ? 设备和工装：设备和工装： 化成仪化成仪 二次封口二次封口 ? ? 目的：目的： 对化成后的电池进行最终封口对化成后的电池进行最终封口 ? ? 原材料：原材料： 化成后的半成品电池化成后的半成品电池 ? ? 设备和工装：设备和工装： 真空封边机真空封边机 分容分容 ? ? 目的：目的： 按照设计目标的要求或客户要求对电池进行容量筛选按

12、照设计目标的要求或客户要求对电池进行容量筛选 ? ? 原材料：原材料： 二封后的半成品电池二封后的半成品电池 ? ? 设备和工装：设备和工装： 容量分选设备容量分选设备 包装包装 ? ? 目的：目的： 按照设计目标的要求或者客户要求对电池进行包装按照设计目标的要求或者客户要求对电池进行包装 ? ? 原材料：原材料： 分容后的电池分容后的电池 ? ? 设备和工装设备和工装 电压表、内阻测试仪、游标卡尺电压表、内阻测试仪、游标卡尺 锂离子电池命名方法锂离子电池命名方法 CACA电池厚度宽度高度，如电池厚度宽度高度，如 CA383562CA383562，电池的包装厚度为，电池的包装厚度为3.8mm3

13、.8mm，宽，宽 度为度为35mm35mm，高度为，高度为62mm62mm。 锂离子电池的安全性能锂离子电池的安全性能 ? ? 几种常见的滥用情况几种常见的滥用情况 ? ? 过充过充 ? ? 过放过放 ? ? 短路短路 锂离子电池的安全性能锂离子电池的安全性能 ? ? 过充过充 ? ? 过充原因：充电电压超过规定电压过充原因：充电电压超过规定电压4.2V4.2V后继续后继续 充电，电池的电压继续上升充电，电池的电压继续上升 ? ? 后果：负极表面严重析锂，并且电池内部温度后果：负极表面严重析锂，并且电池内部温度 持续上升，最后导致电池漏液、起火持续上升，最后导致电池漏液、起火 ? ? 应对方法

14、：使用锂离子电池时使用带有过充保应对方法：使用锂离子电池时使用带有过充保 护功能的保护板护功能的保护板 锂离子电池的安全性能锂离子电池的安全性能 ? ? 过放过放 ? ? 过放原因：电池放电到规定的终止电压后继续过放原因：电池放电到规定的终止电压后继续 放电，电池的电压继续下降放电，电池的电压继续下降 ? ? 后果：过放会导致正极结构产生崩塌，从而失后果：过放会导致正极结构产生崩塌，从而失 去部分或全部可逆充放电的性能去部分或全部可逆充放电的性能 ? ? 应对方法：使用锂离子电池时使用带有过放保应对方法：使用锂离子电池时使用带有过放保 护功能的保护板护功能的保护板 锂离子电池的安全性能锂离子电

15、池的安全性能 ? ? 短路短路 ? ? 短路原因：电池的正负极之间不通过任何负载短路原因：电池的正负极之间不通过任何负载 或者阻值非常小的负载直接接触或者阻值非常小的负载直接接触 ? ? 后果：短路会导致电池内部瞬间产生很大的电后果：短路会导致电池内部瞬间产生很大的电 流，产生较高的热量，并且电压的电压急速下流，产生较高的热量，并且电压的电压急速下 降，瞬间的短路会导致电池容量的降低和内部降，瞬间的短路会导致电池容量的降低和内部 结构的不安全，持续的短路则会导致电池容量结构的不安全，持续的短路则会导致电池容量 的丧失并且有起火的危险的丧失并且有起火的危险 ? ? 应对方法：包装、搬运、操作过程中注意短路应对方法：包装、搬运、操作过程中注意短路 保护，使用带有短路保护功能的保护板保护，使用带有短路保护功能的保护板 Thank YouThank You！