鋰電子電池基礎(chǔ)知識(shí)教程.ppt

Editor FrankVeken Baowang 1 培訓(xùn)教程 鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí) 主講 廖福寧時(shí)間 地點(diǎn) 豹王培訓(xùn)中心 Editor FrankVeken Baowang 2 教程大綱 電池分類 10min 鋰離子電池之電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 20min 鋰離子電池之應(yīng)用領(lǐng)域 5min 鋰離子電池之結(jié)構(gòu) 20min 液態(tài)鋰離子電池之工藝流程 30min 液態(tài)鋰離子電池之生產(chǎn)設(shè)備 15min 鋰離子電池之性能指標(biāo) 20min 鋰離子電池質(zhì)量認(rèn)證 10min Editor FrankVeken Baowang 3 電池種類劃分 一次電池小型二次電池 鎳鎘 鎳氫 鋰離子鉛酸電池動(dòng)力電池燃料電池太陽能電池 地面光伏發(fā)電其他新型電池 資料來源 D Veken 培訓(xùn)教程 電池種類 txt Editor FrankVeken Baowang 4 什么叫鋰離子電池 鋰離子電池是指Li 嵌入化合物為正 負(fù)極的二次電池 正極采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2 LiXNiO2或LiXMnO2負(fù)極采用鋰 碳層間化合物L(fēng)iXC6 電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6 LiAsF6等有機(jī)溶液 在充放電過程中 Li 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌 被形象的稱為 搖椅電池 充電池時(shí) Li 從正極脫嵌 經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極 負(fù)極處于富鋰狀態(tài) 放電時(shí)則相反 Editor FrankVeken Baowang 5 鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 正極反應(yīng) LiCoO2 Li1 xCoO2 xLi xe 負(fù)極反應(yīng) C xLi xe CLix電池總反應(yīng) LiCoO2 C Li1 xCoO2 CLix放電時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng) Editor FrankVeken Baowang 6 鋰離子電池特點(diǎn) 高能量密度高工作電壓長循環(huán)壽命電化學(xué)特性穩(wěn)定荷電保持能力強(qiáng)無污染無記憶效應(yīng) Editor FrankVeken Baowang 7 應(yīng)用領(lǐng)域 Li ionBattery Editor FrankVeken Baowang 8 鋰離子電池結(jié)構(gòu) 正極活性物質(zhì) LiCoO2 LiMnO2 LiNixCo1 xO2 導(dǎo)電劑 溶劑 粘合劑 基體負(fù)極活性物質(zhì) 石墨 MCMB 粘合劑 溶劑 基體隔膜 PP PE 電解液 LiPF6 DMCECEMC 外殼五金件 鋁殼 蓋板 極耳 絕緣片 Editor FrankVeken Baowang 9 方 角 形鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖 Editor FrankVeken Baowang 10 圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖 密封圈 限流開關(guān) 隔膜 絕緣墊 Editor FrankVeken Baowang 11 軟包裝鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖 Editor FrankVeken Baowang 12 鋰離子電池結(jié)構(gòu) 正極 正極基體 鋁箔 約0 020mm厚 正極物質(zhì) 鈷酸鋰 碳黑 PVDF 正極集流體 鋁帶 約0 1mm厚 Editor FrankVeken Baowang 13 鋰離子電池結(jié)構(gòu) 負(fù)極 負(fù)極基體 銅箔 約0 015mm厚 負(fù)極物質(zhì) 石墨 CMC SBR 負(fù)極集流體 鎳帶 約0 07mm厚 Editor FrankVeken Baowang 14 鋰離子電池結(jié)構(gòu) 隔膜 材質(zhì) 單層PE 聚乙烯 或者三層復(fù)合PP 聚丙烯 PE PP厚度 單層一般為0 016 0 020mm三層一般為0 020 0 025mm Editor FrankVeken Baowang 15 鋰離子電池結(jié)構(gòu) 電解液 性質(zhì) 無色透明液體 具有較強(qiáng)吸濕性 應(yīng)用 主要用于可充電鋰離子電池的電解液 只能在干燥環(huán)境下使用操作 如環(huán)境水分小于20ppm的手套箱內(nèi) 規(guī)格 溶劑組成DMC EMC EC 1 1 1 重量比 LiPF6濃度1mol l質(zhì)量指標(biāo) 密度 25 g cm31 23 0 03水分 卡爾費(fèi)休法 20ppm游離酸 以HF計(jì) 50ppm電導(dǎo)率 25 10 4 0 5ms cm Editor FrankVeken Baowang 16 液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)工藝流程 配料 卷繞 注液 檢測包裝 拉漿 制片 化成 激光焊 裁片 Editor FrankVeken Baowang 17 配料工藝流程 正極干粉處理 正極篩漿料 正極混干粉 正極真空攪拌 負(fù)極干粉處理 負(fù)極真空攪拌 負(fù)極篩粉 負(fù)極攪拌 負(fù)極篩漿料 正極拉漿 負(fù)極拉漿 正極 負(fù)極 Editor FrankVeken Baowang 18 拉漿工藝流程 送帶 上漿 正 負(fù)極漿料 正 負(fù)極裁片 烘烤 收帶 Editor FrankVeken Baowang 19 裁片工藝流程 正極裁大片 正極劃線刮粉 正極片輥切 負(fù)極裁大片 負(fù)極稱重分檔 負(fù)極劃線刮粉 負(fù)極片輥切 正極稱重分檔 負(fù)極吸塵 正極制片 負(fù)極制片 Editor FrankVeken Baowang 20 制片工藝流程 正極真空烘烤 正極吸塵 正極片輥壓 負(fù)極真空烘烤 負(fù)極吸塵 負(fù)極片輥壓 負(fù)極貼膠紙 正極焊極耳 負(fù)極焊極耳 卷繞 卷繞 正極貼膠紙 正極吸塵 負(fù)極沖壓極耳 Editor FrankVeken Baowang 21 卷繞工藝流程 卷繞 貼底部膠紙 壓芯 入殼 正 負(fù)極片 配片 隔膜 隔膜裁剪 套絕緣片并固定 負(fù) 正極極耳點(diǎn)焊 離心入殼 壓蓋帽 激光焊 底部超聲焊鋁鎳復(fù)合帶 Editor FrankVeken Baowang 22 激光焊工藝流程 上夾具 稱重分級 激光焊接 注液 Editor FrankVeken Baowang 23 注液工藝流程 真空烘烤 稱重 注液 化成 貼膠紙 套膠圈 擦洗 Editor FrankVeken Baowang 24 化成工藝流程 高溫烘烤 分容 化成 測電壓 貼不干膠 半成品入庫 清洗 壓鋼珠 高溫貯存 鋁鎳復(fù)合片點(diǎn)焊 Editor FrankVeken Baowang 25 檢測包裝工藝流程 充電 反充電 放電 客戶 裝盒 包裝 清洗 Editor FrankVeken Baowang 26 液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)所用設(shè)備 真空攪拌機(jī)拉漿機(jī) 涂布機(jī) 裁切機(jī)輥壓機(jī)卷繞機(jī)激光焊機(jī)真空注液機(jī)化成檢測柜 Editor FrankVeken Baowang 27 液態(tài)鋰離子電池性能 常規(guī)性能 容量電壓內(nèi)阻可靠性性能 循環(huán)壽命放電平臺(tái)自放電貯存性能高低溫性能安全性能過充短路針刺跌落濕水低壓振動(dòng) Editor FrankVeken Baowang 28 容量 電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量 以符號(hào)C表示 常用的單位為安培小時(shí) 簡稱安時(shí) Ah 或毫安時(shí) mAh 電池的容量可以分為理論容量 額定容量 實(shí)際容量 理論容量是把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計(jì)算而得的最高理論值 為了比較不同系列的電池 常用比容量的概念 即單位體積或單位質(zhì)量電池所能給出的理論電量 單位為Ah kg mAh g 或Ah L mAh cm3 實(shí)際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量 它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積 單位為Ah 其值小于理論容量 額定容量也叫保證容量 是按國家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn) 保證電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量 Editor FrankVeken Baowang 29 電壓 開路電壓電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓 電池的開路電壓等于電池的正極的還原電極電勢與負(fù)極電極電勢之差 工作電壓工作電壓指電池接通負(fù)載后在放電過程中顯示的電壓 又稱放電電壓 在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓 電池在接通負(fù)載后 由于歐姆電阻和極化過電位的存在 電池的工作電壓低于開路電壓 Editor FrankVeken Baowang 30 內(nèi)阻 電流通過電池內(nèi)部時(shí)受到阻力 使電池的電壓降低 此阻力稱為電池的內(nèi)阻 電池的內(nèi)阻不是常數(shù) 在放電過程中隨時(shí)間不斷變化 因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成 電解液濃度和溫度都在不斷地改變 電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻 極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化 內(nèi)阻的存在 使電池放電時(shí)的端電壓低于電池電動(dòng)勢和開路電壓 充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢和開路電壓 歐姆電阻遵守歐姆定律 極化電阻隨電流密度增加而增大 但不是線性關(guān)系 常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大 Editor FrankVeken Baowang 31 循環(huán)壽命 電池在完全充電后完全放電 循環(huán)進(jìn)行 直到容量衰減為初始容量的75 此時(shí)循環(huán)次數(shù)即為該電池之循環(huán)壽命循環(huán)壽命與電池充放電條件有關(guān)鋰離子電池室溫下1C充放電循環(huán)壽命可達(dá)300 500次 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 最高可達(dá)800 1000次 Editor FrankVeken Baowang 32 放電平臺(tái) 鋰離子電池完全充電后 放電至3 6V時(shí)的容量記為C1 放電至3 0V時(shí)的容量記為C0 C1 C0稱為該電池之放電平臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1C放電平臺(tái)為70 以上 我們現(xiàn)在可以作到83 85 放電平臺(tái)對手機(jī)電池使用效果影響最大 關(guān)系到手機(jī)通話的聲音清晰度 Editor FrankVeken Baowang 33 自放電 電池完全充電后 放置一個(gè)月 然后用1C放電至3 0V 其容量記為C2 電池初始容量記為C0 1 C2 C0即為該電池之月自放電率行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池月自放電率小于12 我們可以做到6 8 電池自放電與電池的放置性能有關(guān) 其大小和電池內(nèi)阻結(jié)構(gòu)和材料性能有關(guān) Editor FrankVeken Baowang 34 記憶效應(yīng) 記憶效應(yīng)是針對鎳鎘電池而言的 由于傳統(tǒng)工藝中負(fù)極為燒結(jié)式 鎘晶粒較粗 如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電 鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時(shí)形成次級放電平臺(tái) 電池會(huì)儲(chǔ)存這一放電平臺(tái)并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點(diǎn) 盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺(tái)上 在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量 同樣在每一次使用中 任何一次不完全的放電都將加深這一效應(yīng) 使電池的容量變得更低 要消除這種效應(yīng) 有兩種方法 一是采用小電流深度放電 如用0 1C放至0V 一是采用大電流充放電 如1C 幾次 鎳氫電池和鋰離子電池均無記憶效應(yīng) Editor FrankVeke