鋰離子圓柱電池入門教材ppt課件

1、鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí) 主講：劉道淦 研發(fā)中心制作 2019年2月25日l電池分類10min)l鋰離子電池之電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 (20min)l鋰離子電池之應(yīng)用領(lǐng)域5min)l鋰離子電池之結(jié)構(gòu)(20min)l液態(tài)鋰離子電池之工藝流程(30min)l液態(tài)鋰離子電池之生產(chǎn)設(shè)備(15min)l鋰離子電池之性能指標(biāo) (20min)l鋰離子電池質(zhì)量認(rèn)證10min)l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太陽能電池-地面光伏發(fā)電l其他新型電池l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-

2、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”。l 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)。l 放電時(shí)則相反。正極反應(yīng)：LiCoO2= Li1-xCoO2 + xLi+ + xe 負(fù)極反應(yīng)：6C + xLi+ + xe- = LixC6 電池總反應(yīng)：LiCoO2 + 6C = Li1-xCoO2 + LixC6 放電時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。l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)Li-ion Batte

3、ryl正極l 活性物質(zhì)LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2)l 導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體 l負(fù)極l 活性物質(zhì)石墨、MCMB)l 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）正極基體：鋁箔約0.020mm厚)正極物質(zhì)：鈷酸鋰+導(dǎo)電劑+PVDF正極集流體：鋁帶約0.1mm厚）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）l材質(zhì)：?jiǎn)螌覲E聚乙烯或者l 三層復(fù)合PP聚丙烯） l +PE+PPl厚度：?jiǎn)螌右话銥?.0160.020mml 三層一般為0.0200.

4、025mml性質(zhì)：l 無色透明液體，具有較強(qiáng)吸濕性。l運(yùn)用：l 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：l 溶劑組成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比）l LiPF6濃度 1mol/ll質(zhì)量指標(biāo)：l 密度25）g/cm3 1.230.03l 水分卡爾費(fèi)休法） 20ppml 游離酸以HF計(jì)） 50ppml 電導(dǎo)率25） 10.40.5 mscm配料卷繞注液檢測(cè)包裝拉漿制片化成激光焊裁片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)極送 帶上 漿正、負(fù)極

5、漿料正、負(fù)極裁片烘烤收 帶正極裁大片正極刮粉正極片輥切負(fù)極裁大片負(fù)極稱重分檔負(fù)極刮粉負(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)極沖壓極耳卷繞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)合帶上夾具稱重分級(jí)激光焊接注液全檢內(nèi)阻全檢氣密性真空烘烤稱重注液化成貼膠紙包紙巾擦洗高溫烘烤抽真空化成測(cè)電壓、貼不干膠，半成品入庫清洗壓鋼珠高溫貯存自檢電壓鋁鎳復(fù)合片點(diǎn)焊充電反充電放電客戶裝盒、包裝全檢電壓清洗全

6、檢內(nèi)阻全檢尺寸l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l常規(guī)性能：l 容量 電壓 內(nèi)阻l可靠性性能：l 循環(huán)壽命 放電平臺(tái) 自放電 貯存性能 l 高低溫性能l安全性能l 過充 短路 針刺 跌落 濕水 低壓 振動(dòng)l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/kgmAh/g)

7、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，其值小于理論容量。l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。l 開路電壓l 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l 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。l 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。l電流通過電池內(nèi)部時(shí)受到阻力，使電池的電

8、壓降低，此阻力稱為電池的內(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。 l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充放電循環(huán)壽命可達(dá)300-500次行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），

9、最高可達(dá)800-1000次。l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l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)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。 要消除