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1、锂离子电池芯介绍锂离子电池芯介绍锂离子基础知识课件目录一电池的基本知识二制造工艺三性能介绍四应用技术锂离子基础知识课件电池分类基本概念锂离子电池的组成锂离子电池的工作原理一电池基本知识锂离子基础知识课件1.电池分类一次电池小型二次电池：镍镉、镍氢、锂离子铅酸电池动力电池燃料电池太阳能电池-地面光伏发电其他新型电池锂离子基础知识课件 2基本概念a内阻 R = Rf + Rb容量与比容量 理论容量 C0 = 26.8( m0 / M ) = m0 /q 273.8 273.8 mAhmAh / /g g 实际容量 C = I * t 140 140 mAhmAh / /g g 比容量 Cm= C/
2、m （Ah/kg mAh/g）c自放电单位时间内容量降低的百分数d使用寿命与贮存寿命一次电池寿命指工作时间，二次电次指充、放电循环寿命及贮存使用寿命锂离子基础知识课件3组成a正极LiCoO2+PVDF+溶剂+乙炔黑+导电基体铝Al箔b负极C碳材料+PVDF+溶剂+乙炔黑+导电基体铜Cu箔先将前几种物质制备成均匀分散的粘稠状的浆料，再涂覆于导电箔片上C 电池容量=C Cm m活性物比容量 * m m 涂布在箔片上的活性物质量c隔膜PP/PE/PP聚乙烯/聚丙烯复合膜d电解液1M/LLiF6P有机溶剂EC+DEC+DMCe外壳Al壳钢壳铝复合膜f其它盖板镍带铝带绝缘胶保护片等锂离子基础知识课件锂离
3、子基础知识课件正极基体：铝箔（约0.020mm厚)正极物质：钴酸锂+碳黑+PVDF正极集流体：铝带（约0.1mm厚）锂离子电池锂离子电池正极正极锂离子基础知识课件负极基体：铜箔（约0.015mm厚)负极物质：石墨+CMC+SBR负极集流体：镍带（约0.07mm厚）锂离子电池锂离子电池负极负极锂离子基础知识课件l材质：单层PE（聚乙烯）或者三层复合PP（聚丙烯）+PE+PPl厚度：单层一般为0.0160.020mm三层一般为0.0200.025mm锂离子电池锂离子电池隔膜隔膜锂离子基础知识课件锂离子电池锂离子电池电解液电解液l性质：无色透明液体，具有较强吸湿性。l应用：主要用于可充电锂离子电池的
4、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）。l规格：溶剂组成DMC:EMC:EC=1:1:1（重量比）LiPF6浓度1mol/ll质量指标：密度（25）g/cm31.230.03水分（卡尔费休法）20ppm游离酸（以HF计）50ppm电导率（25）10.40.5mscm锂离子基础知识课件工作原理图：4.工作原理锂离子基础知识课件工作原理图：锂离子基础知识课件极片制备电芯装配分级检测电芯注液、化成二电 芯 工 艺锂离子基础知识课件极片工艺配料负极(C+导电剂+PVDF液)正极(LiCoO2+导电剂+PVDF液)制浆涂布尺寸分切辊压密度干燥制粘合剂溶液PVDF锂离子基础
5、知识课件装配工艺极耳铆接（超声焊接）卷绕（+隔膜）芯子压扁短路检验装壳装盖激光封口焊缝检验锂离子基础知识课件 化成工艺真空干燥注液化成清洗点焊注液孔6h内压扁贴盖板胶测试电压锂离子基础知识课件分选工艺老化分容测自放电分选内阻、电压成品检验入库出货售前检分选厚度锂离子基础知识课件液态锂离子电池生产所用设备l真空搅拌机l拉浆机（涂布机）l裁切机l辊压机l卷绕机l激光焊机l真空注液机l化成检测柜锂离子基础知识课件涂布机真空搅拌机锂离子基础知识课件激光焊机化成检测柜锂离子基础知识课件电性能安全性能三电池性能评价锂离子基础知识课件a容量b内阻c电压d厚度e自放电f高低温性能g循环性能i.充放电曲线电性能
6、电性能锂离子基础知识课件容 量 C 平均容量 = 138 mAh /g * 4.32 g = 596 mAh锂离子基础知识课件内 阻 R = Rf + R锂离子基础知识课件电 压 标称电压(工作电压): 3.7 V 充电最高电压: 4.2 V 放电截止电压: 2.75 V 最佳贮存电压: 3.8 0.1 V (45%60%容量荷电状态) 现行业出货电压: 3.8 3.9 V 过充电保护电压: 4.28V以下锂离子基础知识课件厚度锂离子基础知识课件12345678容量mAh579576581577583574577581电压V4.174.184.184.174.184.184.174.18252
7、5贮存贮存3030天后天后容量mAh534527541535539536535541保持率%92.291.593.192.792.493.392.793.1电压(V)4.094.104.114.114.114.094.104.10变华量(V)0.080.080.070.070.080.090.070.08测试结果：自放电率都在15%以内，电压变化率在3%以内自放电性能锂离子基础知识课件温度特性 电芯低温放电容量大于80%（-20 、0.2C），高温放电容量大于90%（55 、1C）600-2025-10锂离子基础知识课件电池循环性能 1C满充电4.2V，1C放电2.75V，循环300周。锂离子
8、基础知识课件充放电曲线图锂离子基础知识课件倍率放电性能 锂离子电芯最大放电电流可达3C倍率，1C放电时间大于60分钟0.2C2C1C0.5C3C锂离子基础知识课件0.2C2C1C0.5C3CBS9300 新威容量/循环测试仪内阻测试仪锂离子基础知识课件（一）机理（二）措施（三）项目a短路性能b过充电性能c热冲击性能d针刺e自由跌落安 全 性 能锂离子基础知识课件一、电池不安全性的发生条件与机理一、电池不安全性的发生条件与机理发生条件：发生条件： 锂离子电池的安全性问题主要发生在电池的非常状态下。这些状态包括：异常充放电状态，如过充和短路过充和短路；机械条件滥用：如冲击、穿刺、振动冲击、穿刺、振
9、动等；异常受热状态：如高温等。最危险的因素：过充、短路（含内部短路）和高温冲击过充、短路（含内部短路）和高温冲击。发生机制：发生机制： 由于电池内部温度过高，引发系列热放反应，导致电池内部热量的大量积累，结果造成电池内压急剧上升，发生爆炸、燃烧。锂离子基础知识课件表1 锂离子电池材料的热稳定性温度范围反应类型反应热(J/g)评述110-150LixC6 与电解液反应350钝化层分解130-180聚乙烯隔膜熔化-190吸热160-190聚丙烯隔膜熔化吸热180-500Li0.3NiO2 分解600约在200释放O2220-500Li0.45CoO2 分解450约在230释放O250-300Li0
10、.41Mn2O4 分解450约在300秋放O2130-220LiPF6分解250放热较少240-350LixC6与PVDF反应1500反应剧烈锂离子基础知识课件不安全行为的发生机制 A.当电压超过电解液的分解电压时（约4.5V)，造成电解液的氧化分解，并放出大量的热，引起电池温度的升高； B.短路时，电池的放电电流可达20C以上，过大的电流导致电池温度快速上升； C.热冲击直接导致电池温度过高 当电池温度达到阳极钝化层的分解温度时（约130），表面钝化膜开始分解，引发电解液同阳极LixC6放热反应，促使电池温度继续上升。当电池内部局部温度升高到约200时，阴极物质发生分解析氧，并继续同电解液发
11、生剧烈反应，产生大量的热量并形成高内压。从而导致发生爆炸、燃烧等不安全行为。锂离子基础知识课件 1. 1. 添加剂添加剂 原理:在电解液中加入聚合物单体分子，当充电电压超过限制时,电极表面发生聚合成膜，电氧化聚合反应封闭电极表面，电氧化聚合反应封闭电极表面，阻断电池反应以防止不安全行为的发生；提高电池安全性的措施：提高电池安全性的措施：a.空白溶液; b.添加后锂离子基础知识课件 2. 隔膜隔膜 PP/PE/PP 好于 PE 、PP；当电池受热时，内部隔膜中间层PE微孔先封闭，阻碍电流通过，从而起到安全作用； 3. 安全阀安全阀 安全阀的开启压力及灵敏度是影响电池安全性的重要因素，能在一定程度
12、上减小爆炸的威力； 4. 结构设计结构设计 指电芯内部安全隔离措施，包括正负、极及隔膜宽度，固定限位片，负极极片两端贴胶，芯子贴胶等。 提高电池安全性的措施：提高电池安全性的措施：锂离子基础知识课件 外 短 路 电池满充电后，用电阻小于50 m的导体将正负极短路。测试前/后电压(V)内阻(m)厚度(mm)14.171/0.04540.0/605.13.76/4.3124.172/0.02039.7/402.13.82/4.29测试结果：电池短路后不起火、不爆炸。3项目锂离子基础知识课件 过 充 电 电池在1C倍率、5V电压条件下过充电，电池不爆炸、不起火锂离子基础知识课件 热 冲 击 电池满充
13、电后，放入温箱以5 /min的速率升温至135，保温30min 。电池鼓壳、发热，不起火、不爆炸。锂离子基础知识课件 针 刺将电池固定在安全装置的夹具上，用直径2.5mm的钢钉用力打下，使电池完全穿透。电池漏液、发热，不起火、不爆炸。锂离子基础知识课件自由跌落X、Y、Z六个面在1000mm的高度上各跌落2次编号12345678跌落前内阻54.151.355.252.350.453.155.049.6电压4.184.184.184.184.184.184.174.17跌落后内阻55.252.055.853.750.653.456.250.4电压4.174.164.174.174.184.184.
14、164.17放电时间6164626262636361跌落后电芯电压、内阻、容量等正常，无发热、鼓壳等不良锂离子基础知识课件跌落测试仪BS9360电池测试仪锂离子基础知识课件 振动测试仪 碰撞测试仪锂离子基础知识课件四应用技术 1应用2检测3加工其它锂离子基础知识课件Li-ion Battery应用领域应用领域 锂离子基础知识课件检测测试方法：1恒流充电：1C4.2V60min2恒压充电：4.2V20mA90min3恒流放电：1C2.75V70min 前三步是用于分选容量 4. 恒流充电1CXV60min 5恒压充电：XV20mA60min 注:此两步用于补电，要求采用恒流恒压充电，这样可获得电
15、压一致性好的电芯。锂离子基础知识课件测试仪器：BS9083锂离子基础知识课件加 工点焊：铝壳正极、钢壳负极最佳点焊位置电芯底部。超声焊：压力太大可能会对电芯挤压。锡焊：不要碰到电芯，否则会造成鼓壳。锂离子基础知识课件加 工贮存：产品在温度2510、湿度4585RH条件下平放贮存，若贮存期在半年以上，则用标准充电方式将电池充电到3.90V。反接：勿将电池正负极接反，否则电池发热、并损坏。短路：使用过程及工艺设计要避免短路。过热：禁止将电池扔入火中或加热电池，避免高温储存，不超过50。过压：防止电池过充，最高电压不能超过4.30V。锂离子基础知识课件锂离子电池质量认证锂离子基础知识课件l网站：中国电池在线（)BYD()电池网主页()l书刊通讯专刊电池电源技术锂离子基础知识课件
