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1、电池基础知识技术中心：设计室技术中心：设计室日期：日期：2011-3-18中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司主要内容主要内容一、常一、常见电池的基本概念与分池的基本概念与分类二、二、锂离子离子电池基本原理池基本原理三、三、锂离子离子电池的分池的分类四、四、锂离子离子电池的池的术语及其定及其定义五、中航五、中航锂电动力力电池主要池主要组成部分及生成部分及生产工工艺流程流程六、六、锂离子离子电池的基本池的基本测试七、七、锂离子离子电池的池的滥用与安全性用与安全性测试中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司1、电池的概念？、电池的概念？2、电池的分类：、电池的分类：锌锰电池（干
2、电池）锌锰电池（干电池） 电压电压1.5V碱锰电池（碱性电池）碱锰电池（碱性电池） 电压电压1.5V锌银电池锌银电池 电压电压1.5V锂锰电池锂锰电池 电压电压3.0V一次电池一次电池铅酸电池铅酸电池 电压电压2.0V镍镉电池镍镉电池 电压电压1.2V镍氢电池镍氢电池 电压电压1.2V锂锂离离子子电电池池 电电压压3.2V/3.6V二次电池二次电池一、电池基本概念与分类一、电池基本概念与分类电能电能化学能化学能中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司各种电池图片介绍各种电池图片介绍锌锰电池锌锰电池碱锰电池碱锰电池锌银电池或锂锰电池锌银电池或锂锰电池镍氢电池镍氢电池镍镉电池镍镉电池铅酸电
3、池铅酸电池锂离子电池锂离子电池中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司二、锂离子电池的工作原理二、锂离子电池的工作原理 锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，锂离子在两个电极之间往返脱嵌，被形象地称为“摇椅电池”，电池充电时，Li+从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格；放电时则相反，Li+从负极脱出并嵌入正极。在正常充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构的氧化物层间嵌入和脱出，一般只引起层面间距变化，不破坏晶体结构。由于锂离子在正负极中有相对稳定的空间和位置，因此电池充放电有较好的可逆性，从而保证了电池的循环寿命和工作的安全性。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司四、
4、锂离子电池的术语及其定义四、锂离子电池的术语及其定义1. 容量：指电池在一定的放电条件下所放出的实际电荷量，单位是容量：指电池在一定的放电条件下所放出的实际电荷量，单位是Ah或或mAh。 2. 额定容量（额定容量（Ah）：生产厂家标明的电池容量）：生产厂家标明的电池容量 。3. 额定电压：电池正负极材料因化学反应所造成的电位高低之差，利用这些关额定电压：电池正负极材料因化学反应所造成的电位高低之差，利用这些关系，所产生的电压，称为额定电压，中航锂电动力电池额定电压是系，所产生的电压，称为额定电压，中航锂电动力电池额定电压是3.2 V。4. 内阻：内阻： 是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到
5、的阻力。有欧姆内阻与是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。5. 自放电：是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能自放电：是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。力。6. 荷电（荷电（SOC）：电池还有多少电量，又称剩余电量，常取其与额定容量或实）：电池还有多少电量，又称剩余
6、电量，常取其与额定容量或实际容量的比值，称荷电程度。际容量的比值，称荷电程度。 中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司电池术语及其定义电池术语及其定义7. 充放电倍率：是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，充放电倍率：是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示表示。 以中航锂电以中航锂电100 Ah电池为例，电池为例，0.3 C 充放电充放电=0.3*100=30 A；0.5 C充放电充放电=0.5*100=50 A；1 C充放电充放电=1*100=100 A
7、；2 C充放电充放电=2*100=200 A。8. 充电截至电压：按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值，充电截至电压：按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值，中航锂电充电截至电压中航锂电充电截至电压3.6 V。 9. 放电截至电压：规定放电终止时电池的负载电压放电截至电压：规定放电终止时电池的负载电压,中航锂电放电截至电压中航锂电放电截至电压2.5V 。10. 质量比能量：单位质量下的能量，单位是质量比能量：单位质量下的能量，单位是 wh/kg。 以以 中中 航航 锂锂 电电 100 Ah电电 池池 为为 例例 ， 重重 量量 是是 3.14 kg， 质质 量量
8、比比 能能 量量 =100*3.2/3.14=101.9 wh/kg。11. 体积比能量：单位体积下的能量，单位是体积比能量：单位体积下的能量，单位是 wh/L。 以以中中航航锂锂电电100 Ah电电池池为为例例，体体积积是是2.07 L，体体积积比比能能量量= 100*3.2 / 2.07 = 154.6 wh/L。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司 项目项目钴酸锂钴酸锂三元材料三元材料锰酸锂锰酸锂磷酸亚铁锂磷酸亚铁锂额定电压（额定电压（V V）3.63.63.63.2克容量（克容量（Ah/ Ah/ kgkg）135145145155100115130150循环性能循环性能(8
9、0 DOD %)(80 DOD %)500次500次500次2000次安全性能安全性能差好良好优秀成成 本本高较高低低适用领域适用领域小电池手机电池或动力电池手机电池或动力电池动力电池 不同材料的锂离子电池性能比较不同材料的锂离子电池性能比较中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司 项项目目铅铅酸酸电电池池镍镉电镍镉电池池镍氢电镍氢电池池磷酸磷酸亚铁锂电亚铁锂电池池额额定定电压电压（V）21.21.23.2质质量比能量量比能量（wh/kg）304060707080100120循循环环性能性能300次500次500次2000次环环境保境保护护污染严重污染环保环保成成 本本低高高较高磷酸铁
10、锂动力电池与其他动力电池对比磷酸铁锂动力电池与其他动力电池对比中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司五、中航锂离子动力电池的主要组成部分五、中航锂离子动力电池的主要组成部分1、正极材料：磷酸亚铁锂（LiFePO4）2、正极集流体：铝箔（Al）3、负极材料：石墨（C）4、负极集流体：铜箔（Cu）5、隔膜：PPPEPP或双层PP6、电解液：含有LiPF6电解质的有机溶剂7、正极柱：铝材8、负极柱：铜材9、壳体：塑料壳中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电锂离子电池主要生产工艺流程中航锂电锂离子电池主要生产工艺流程合浆合浆涂布涂布烘卷烘卷切片辊压切片辊压折叠封装折叠封装烘
11、烤烘烤封口封口烘烤烘烤注液注液化成化成抽真空抽真空分容分容中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电主要产品技术指标中航锂电主要产品技术指标项目名称SE40AHASE60AHASE100AHA额定容量（Ah）4060100额定电压（V）3.23.23.2内阻（m）110.9充电截止电压（V）3.63.63.6放电截止电压（V）2.52.52.5标准充放电电流（0.3C）121830最大瞬间放电电流（t10s）400600800循环寿命（0.3C充放）200020002000充电温度范围045 045 045 放电温度范围-2055 -2055 -2055 储存温度范围-2045
12、-2045 -2045 重量（kg）约1.4约2.5约3.2壳体材料塑料壳塑料壳塑料壳中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司六、动力电池的基本性能评价六、动力电池的基本性能评价1、电池的容量：要求、电池的容量：要求0.3C放电容量大于电池的标称容量；放电容量大于电池的标称容量；2、电池的倍率性能：要求放电容量、电池的倍率性能：要求放电容量/标称容量标称容量 100 %在在0.3 C 100 %；0.5 C 98 % ； 1 C 95 % ；3、电池的高低温性能：要求、电池的高低温性能：要求0.3C放电容量放电容量/标称容量标称容量100% A) 55时时95% B) 0时时90% C
13、) -10时时80% D) -20时时70%4、电池的自放电率：要求满充电后，常温储存、电池的自放电率：要求满充电后，常温储存30天自放电率天自放电率3%5、电池的循环性能：电池标准充放，、电池的循环性能：电池标准充放，80%DOD放电深度循环次数放电深度循环次数2000 次次中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司动力电池基本测试曲线动力电池基本测试曲线充放电特性曲线倍率测试放电曲线 电池的放电倍率越高，放电电压平台和放电容量越低。电池的放电倍率越高，放电电压平台和放电容量越低。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司动力电池基本测试曲线动力电池基本测试曲线不同温度放电曲线循
14、环性能测试曲线-20放电容量接近额定容量的80%，表现出较好的低温性能；电池1C充放电循环1600次，容量保持率89.2%。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司锂离子电池的安全窗口安全运行温度范安全运行温度范围为围为：040 安全运行安全运行电压电压范范围为围为：2.04.2 V七、锂离子电池的滥用与安全性测试七、锂离子电池的滥用与安全性测试中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司安全性测试安全性测试测试项目电池状态测试条件判断标准150热冲击满充态烘箱温度从常温52/min速度升温到150，保持30min 不起火、不爆炸 钉刺满充态用3mm8mm的耐高温钢针、以10-40
15、mm/s的速度，从垂直于蓄电池极板的方向贯穿（钢针停留在蓄电池中）。多次重复针刺。 不起火、不爆炸短路满充态用电阻小于5毫姆的导线将电池的正负极连接，短路10min 不起火、不爆炸挤压满充态挤压至电池原始尺寸的85%，保持5min后再挤压至电池原始尺寸的50% 。 不起火、不爆炸跌落满充态 蓄电池从1.5m高度处自由跌落到厚度为20mm的硬木地板上，每个面2次。 同一电池跌落12次。不起火、不爆炸、不漏液过放满充态使用标准放电方式对电池放到正常截止条件，再继续以1C放电0.5h不起火、不爆炸1C/5V过充满充态1C恒流充至5V，再恒压5V充至或者充电时间超过90min不起火、不爆炸中航锂电（洛
16、阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司挤压针刺过充电池安全性测试图片电池安全性测试图片针刺针刺短路短路过充过充挤压挤压中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司SE70AhSE70Ah电池过充曲线电池过充曲线 中航中航锂电锂电SE70Ah电电池在池在1C/5V过过充充测试测试中，中，电电池最高池最高上升温度上升温度85.2，不起火、不爆炸，安全性能，不起火、不爆炸，安全性能优优异。异。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司SE70AhSE70Ah电池过放曲线电池过放曲线 中航中航锂电锂电SE70Ah电电池在池在1C过过放放0.5h测试测试中，中，电电池最池最高上升温度高上升温度2
17、9.9 ，不起火、不爆炸，安全性能，不起火、不爆炸，安全性能优优异。异。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司锂离子电池的内部短路锂离子电池的内部短路当电池过放电至当电池过放电至12V时，作为负极集流体的时，作为负极集流体的铜箔将开始溶解，在正铜箔将开始溶解，在正极上析出，小于极上析出，小于1V时，时，正极表面出出现铜枝晶，正极表面出出现铜枝晶，也会使电池内部短路。也会使电池内部短路。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司过放电导致电池内部短路铜在正极上大量沉积负极集流体铜箔溶解正极表面出现铜枝晶刺穿隔膜中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司SE70AhSE70Ah电池电池150150热冲击热冲击曲线曲线 中航中航锂电锂电SE70Ah电电池（池（满满充充态态）在）在150 热热冲冲击测试击测试中，不起火、不爆炸，安全性能中，不起火、不爆炸，安全性能优优异。异。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司SE70AhSE70Ah电池针刺曲线电池针刺曲线 中航中航锂电锂电SE70Ah电电池（池（满满充充态态）在）在针针刺刺测试测试中，中，电电池最高上升温度池最高上升温度95.7 ，不起火、不爆炸，安全性能，不起火、不爆炸，安全性能优优异。异。中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电（洛阳）有限公司谢谢大家谢谢大家！
