鋰離子電池生產(chǎn)制程基礎(chǔ)及理論培訓(xùn)(二)

1、Editor: Frank Veken_Baowang1鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí)(二）時(shí)間：2010-9-7Editor: Frank Veken_Baowang21、電池分類（10min)2、鋰離子電池之電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 (20min)3、鋰離子電池之應(yīng)用領(lǐng)域（5min)4、鋰離子電池之結(jié)構(gòu)(20min)5、液態(tài)鋰離子電池之工藝流程(30min)6、液態(tài)鋰離子電池之生產(chǎn)設(shè)備(15min)7、鋰離子電池之性能指標(biāo) (20min)8、鋰離子電池質(zhì)量認(rèn)證（10min)Editor: Frank Veken_Baowang3l一次電池l小型二次電池：鎳鎘、鎳氫、鋰離子l鉛酸電池l動(dòng)力電池l燃料電池l太陽能電

2、池-地面光伏發(fā)電l其他新型電池資料來源：D:Veken培訓(xùn)教程電池種類.txtEditor: Frank Veken_Baowang4l鋰離子電池是指Li+ 嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。l正極采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2、LiXNiO2 或LiXMnO2 l負(fù)極采用鋰-碳層間化合物L(fēng)iXC6。l電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6 、 LiAsF6等有機(jī)溶液。l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: Frank Veken_Baowang5正極反應(yīng)：LiCoO2

3、= 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: Frank Veken_Baowang6l高能量密度l高工作電壓 l長(zhǎng)循環(huán)壽命l電化學(xué)特性穩(wěn)定l荷電保持能力強(qiáng)l無污染l無記憶效應(yīng)Editor: Frank Veken_Baowang7Li-ion BatteryEditor: Frank Veken_Baowang8l正極 活性物質(zhì)（LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2) 導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體 l負(fù)極 活性

4、物質(zhì)（石墨、MCMB) 粘合劑、溶劑、基體 l隔膜（PP+PE）l電解液（LiPF6 + DMC EC EMC)l外殼五金件（鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片）Editor: Frank Veken_Baowang9Editor: Frank Veken_Baowang10密封圈限流開關(guān)隔膜絕緣墊Editor: Frank Veken_Baowang11Editor: Frank Veken_Baowang12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: Frank Veken_Baowang13負(fù)極基體：銅箔（約0.015mm厚

5、)負(fù)極物質(zhì)：石墨+CMC+SBR負(fù)極集流體：鎳帶（約0.07mm厚）Editor: Frank Veken_Baowang14l材質(zhì)：?jiǎn)螌覲E（聚乙烯）或者 三層復(fù)合PP（聚丙烯） +PE+PPl厚度：?jiǎn)螌右话銥?.0160.020mm 三層一般為0.0200.025mmEditor: Frank Veken_Baowang15l性質(zhì)： 無色透明液體，具有較強(qiáng)吸濕性。l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)）。l規(guī)格： 溶劑組成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6濃度 1mol/ll質(zhì)量指標(biāo)： 密度（25）

6、g/cm3 1.230.03 水分（卡爾費(fèi)休法） 20ppm 游離酸（以HF計(jì)） 50ppm 電導(dǎo)率（25） 10.40.5 mscmEditor: Frank Veken_Baowang16配料卷繞注液檢測(cè)包裝拉漿制片化成激光焊裁片Editor: Frank Veken_Baowang17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: Frank Veken_Baowang18送 帶上 漿正、負(fù)極漿料正、負(fù)極裁片烘烤收 帶Editor: Frank Veken_Baowang19正極裁大片正極劃線刮粉正極片

7、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: Frank Veken_Baowang20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: Frank Veken_Baowang21卷繞貼底部膠紙壓芯入殼正、負(fù)極片配片隔膜隔膜裁剪測(cè)短路套絕緣片并固定負(fù)、正極極耳點(diǎn)焊離心入殼測(cè)短路壓蓋帽激光焊底部超聲焊鋁鎳復(fù)合帶Editor: Frank Veken_Baowang22上夾具稱重分級(jí)激光焊接注液全檢內(nèi)阻全檢氣密性Editor: Frank Veken_

8、Baowang23真空烘烤稱重注液化成貼膠紙?zhí)啄z圈擦洗Editor: Frank Veken_Baowang24高溫烘烤分容化成測(cè)電壓、貼不干膠，半成品入庫(kù)清洗壓鋼珠高溫貯存自檢電壓鋁鎳復(fù)合片點(diǎn)焊Editor: Frank Veken_Baowang25充電反充電放電客戶裝盒、包裝全檢電壓清洗全檢內(nèi)阻全檢尺寸Editor: Frank Veken_Baowang26l真空攪拌機(jī)l拉漿機(jī)（涂布機(jī)）l裁切機(jī)l輥壓機(jī)l卷繞機(jī)l激光焊機(jī)l真空注液機(jī)l化成檢測(cè)柜Editor: Frank Veken_Baowang27l常規(guī)性能： 容量 電壓 內(nèi)阻l可靠性性能： 循環(huán)壽命 放電平臺(tái) 自放電 貯存性能 高

9、低溫性能l安全性能 過充 短路 針刺 跌落 濕水 低壓 振動(dòng)Editor: Frank Veken_Baowang28l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(jiǎn)稱安時(shí)（Ah）或毫安時(shí)（mAh）。l電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實(shí)際容量。l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)。l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

10、理論容量。l額定容量也叫保證容量，是按國(guó)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: Frank Veken_Baowang29l 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(shì)與負(fù)極電極電勢(shì)之差。l 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: Frank Veken_Baowang30l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

11、池的內(nèi)阻。l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。l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(shì)和開路電壓，充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開路電壓。l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(duì)數(shù)增大而線性增大。 Editor: Frank Veken_Baowang31l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l循環(huán)壽命與電池充放電條件有關(guān)l鋰離子電池室溫下1C充放電循

12、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: Frank Veken_Baowang32l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)l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%l放電平臺(tái)對(duì)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: Frank Veken_Baowang33l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l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%l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: Frank Veken_Baowang34l記憶效應(yīng)是針對(duì)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(jí)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。 l要消除這種效應(yīng)，有兩種方