2020年高遠(yuǎn)電池鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)教材ppt課件

1、株洲市高遠(yuǎn)電池ZHUZHOU GAOYUAN BATTERY CO.,LTD 電池的定義 電池分類 鋰離子電池之電化學(xué)反響機(jī)理 鋰離子電池之運(yùn)用領(lǐng)域 鋰離子電池之構(gòu)造 液態(tài)鋰離子電池之工藝流程 液態(tài)鋰離子電池之消費(fèi)設(shè)備 鋰離子電池之性能目的 手機(jī)鋰離子電池的運(yùn)用電池的定義 什么叫電池？ 電池是一種可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種安裝。電池的分類1.按任務(wù)性質(zhì)分2.按電解液分3. 按電池所用正、負(fù)極資料劃分4.按用途分5.其它分類運(yùn)用領(lǐng)域、性能電池的分類1.按任務(wù)性質(zhì)分一次電池原電池二次電池可充電池電池的分類2.按電解液分堿性電池鋅錳電池、鎘鎳電池，鎳氫電池等酸性電池鋅錳電池、鉛酸電池有機(jī)電解液電池

2、鋰離子電池電池的分類3. 按電池所用正、負(fù)極資料劃分 鋅系：鋅錳電池、鋅銀電池等鎳系：鎘鎳電池、氫鎳電池、鎳鋅電池等鋰系：鋰錳、鋰鐵、鋰鎳鈷錳電池等其它體系 電池的分類4. 按電池用途分?jǐn)?shù)碼電池：手機(jī)、電腦、MP3、MP4等動(dòng)力電池：汽車動(dòng)力、自行車動(dòng)力等儀器儀表電池：萬(wàn)用表、電子稱等儲(chǔ)能電池：蓄電池備用電源什么叫鋰離子電池？鋰離子電池是指以鋰離子為反響活性物質(zhì)的可充式電池，當(dāng)電池放電到終止電壓后可以再充電，以恢復(fù)到放電前的形狀。正極采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2、LiXNiO2 、LiFePO4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

3、有機(jī)溶液。 充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰形狀。 放電時(shí)那么相反。鋰離子電池電化學(xué)反響機(jī)理正極反響：LiCoO2= Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 負(fù)極反響：C + xLi+ + xe- = CLix 電池總反響：LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + CLix 放電時(shí)發(fā)生上述反響的逆反響。鋰離子電池特點(diǎn) 高能量密度 高任務(wù)電壓 長(zhǎng)循環(huán)壽命 電化學(xué)特性穩(wěn)定 荷電堅(jiān)持才干強(qiáng) 無(wú)污染 無(wú)記憶效應(yīng)運(yùn)用領(lǐng)域Li-ion Battery鋰離子電池構(gòu)造 正極 活性物質(zhì)LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2、 LiFePO4) 導(dǎo)電劑、溶劑、粘

4、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 + DMC EC EMC) 外殼五金件鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片方角形鋰離子電池構(gòu)造圖圓柱形鋰離子電池構(gòu)造圖軟包裝鋰離子電池構(gòu)造圖鋰離子電池構(gòu)造正極 正極物質(zhì)：鈷酸鋰+碳黑+PVDF鋰離子電池構(gòu)造負(fù)極負(fù)極集流體：鎳帶約0.07mm厚鋰離子電池構(gòu)造隔膜材質(zhì)：?jiǎn)螌覲E聚乙烯或者 三層復(fù)合PP聚丙烯 +PE+PP厚度：?jiǎn)螌悠胀?.0160.020mm 三層普通為0.0200.025mm鋰離子電池構(gòu)造電解液性質(zhì)： 無(wú)色透明液體，具有較強(qiáng)吸濕性。運(yùn)用： 主要用于可充電鋰離子電池的電解液，只能在枯燥環(huán)境下運(yùn)用

5、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 分量比 LiPF6濃度 1mol/l質(zhì)量目的： 密度25g/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 mscm鋰離子電池消費(fèi)工藝流程負(fù)極配料正極涂布負(fù)極涂布正極制片負(fù)極制片正極焊片負(fù)極焊片裁隔膜正極配料正極+隔膜+負(fù)極全檢、吸塵一測(cè)短路壓芯包底、放絕緣片、包頂入殼二測(cè)短路激光焊烘烤脫氣高溫老化注電解液預(yù)充壓鋼珠清洗常溫?cái)R置分容出貨檢驗(yàn)貼面墊包裝測(cè)內(nèi)阻測(cè)厚度出貨客戶鋰離子電池性能 常規(guī)性能： 容量 電壓 內(nèi)阻 可靠性性能： 循環(huán)壽命 放

6、電平臺(tái) 自放電 儲(chǔ)存性能 高低溫性能 平安性能 過(guò)充 短路 針刺 跌落 濕水 低壓 振動(dòng)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(jiǎn)稱安時(shí)Ah或毫安時(shí)mAh。容量的幾種表達(dá)方式電池的容量可以分為實(shí)際容量、額定容量、實(shí)踐容量。實(shí)際容量是把活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計(jì)算而得的最高實(shí)際值。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)量電池所能給出的實(shí)際電量，單位為Ah/kgmAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。實(shí)踐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，其值小于實(shí)際容量。額定容量也叫

7、保證容量，是按國(guó)家或有關(guān)部門(mén)公布的規(guī)范，保證電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限制的容量。電壓開(kāi)路電壓 電池在開(kāi)路形狀下的端電壓稱為開(kāi)路電壓。電池的開(kāi)路電壓等于電池的正極的復(fù)原電極電勢(shì)與負(fù)極電極電勢(shì)之差。 任務(wù)電壓 任務(wù)電壓指電池接通負(fù)載后在放電過(guò)程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池放電初始的任務(wù)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(guò)電位的存在，電池的任務(wù)電壓低于開(kāi)路電壓。內(nèi)阻電流經(jīng)過(guò)電池內(nèi)部時(shí)遭到阻力，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(guò)程中隨時(shí)間不斷變化，由于活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改動(dòng)。電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻

8、，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(kāi)路電壓，充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓。歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度添加而增大，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。 容量的幾種表達(dá)方式循環(huán)壽命 電池在完全充電后完全放電，循環(huán)進(jìn)展，直到容量衰減為初始容量的80%，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)規(guī)范，最高可達(dá)1000次以上。放電平臺(tái)1C手機(jī)電池 時(shí)間平臺(tái) 電壓平臺(tái) 容量平臺(tái)放電平臺(tái)時(shí)間平臺(tái)1.標(biāo)稱平臺(tái)：根據(jù)客戶要求或國(guó)家國(guó)外、國(guó)際、行業(yè)規(guī)范

9、要求，電池在1C倍率下的最低放電時(shí)間。表達(dá)方式為分鐘。規(guī)范、要求2.實(shí)踐平臺(tái)：在1C倍率下，3.6V的放電時(shí)間與截止3V時(shí)的放電時(shí)間的比值。表達(dá)方式為百分比。測(cè)試3.運(yùn)用平臺(tái)：在1C倍率下，以60min為規(guī)范放電平臺(tái)，實(shí)踐放至3.6V的時(shí)間與60分鐘的比值。表達(dá)方式為百分比。 出貨放電平臺(tái) 電壓平臺(tái)：按表達(dá)方式分。 1.電壓值：包括中值電壓和平臺(tái)電壓，表達(dá)方式為電壓值，如3.73V。資料評(píng)價(jià) 中值電壓：放電至3V的時(shí)間中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值。資料測(cè)試、性能評(píng)價(jià) 平臺(tái)電壓：電池電壓平穩(wěn)下降的電壓段的中點(diǎn)。資料評(píng)價(jià) 2.電壓范圍：電池電壓平穩(wěn)下降的范圍。其表達(dá)方式為范圍值，如3.633.85V。資料性能

10、評(píng)價(jià)企業(yè)管理資源網(wǎng)m448/ 企業(yè)管理資源網(wǎng)m448/ 企業(yè)管理資源網(wǎng)m448/ 企業(yè)管理資源網(wǎng)m448/ 放電平臺(tái) 容量平臺(tái) 1.標(biāo)稱平臺(tái)。根據(jù)國(guó)家國(guó)外、國(guó)際、行業(yè)規(guī)范要求，放電至3.6V的最小要求容量。 2.實(shí)踐平臺(tái)。實(shí)踐放電至3.6V的容量。 3.百分比平臺(tái)。包括測(cè)試平臺(tái)和出貨平臺(tái)。 測(cè)試平臺(tái)：電池放電至3.6V的容量與放電至3.0V的容量比。 出貨平臺(tái)。電池放電至3.6V的容量與標(biāo)稱容量的比值。放電平臺(tái)實(shí)例：標(biāo)稱800mAh，實(shí)踐825mAh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)規(guī)范

11、鋰離子電池月自放電率小于15%，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)阻構(gòu)造和資料性能有關(guān)記憶效應(yīng)記憶效應(yīng)是針對(duì)鎳鎘電池而言，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)，雖然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(guò)程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次運(yùn)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)，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(wú)記憶效應(yīng)電池不良工程及成因電池不良工程及成因 :1.容量低產(chǎn)生緣由：a. 附料量偏少； b. 極片兩

12、面附料量相差較大； c. 極片斷裂；d. 電解液少e. 電解液電導(dǎo)率低；f. 正極與負(fù)極配片未配好偏輕；g. 隔膜孔隙率??；h. 膠粘劑老化高溫附料零落； i.卷芯超厚極片壓片厚度過(guò)大、未烘干或電解液未浸透j. 分容時(shí)未充溢電； k. 正負(fù)極資料比容量小。2.內(nèi)阻高產(chǎn)生緣由：a. 負(fù)極片與極耳虛焊/假焊； b. 正極片與極耳虛焊/假焊； c. 正極耳與蓋帽虛焊/假焊；d. 負(fù)極耳與殼虛焊/假焊; e. 鉚釘與壓板接觸內(nèi)阻大； f. 正極未加導(dǎo)電劑；g. 電解液鋰鹽分解； h. 電池曾經(jīng)發(fā)生短路； i. 隔膜紙孔隙率小。3.電壓低產(chǎn)生緣由：a. 副反響電解液分解；正極有雜質(zhì)；有水； b. 未化成

13、好SEI膜未構(gòu)成平安；c. 客戶的線路板漏電指客戶加工后送回的電芯； d. 客戶未按要求點(diǎn)焊客戶加工后的電芯；e. 毛刺，粉塵； f. 微短路； g. 負(fù)極界面產(chǎn)生枝晶。電池不良工程及成因電池不良工程及成因 : 4.變形量過(guò)大的緣由有以下幾點(diǎn):a. 焊縫漏氣; b. 電解液過(guò)少; c. 未烘干水分;d. 蓋帽密封性差; e. 殼壁太厚; f. 殼太厚;g. 卷芯太厚(附料太多；極片未壓實(shí)；隔膜太厚)。5.起鼓成因有以下幾點(diǎn) a. 未化成好SEI膜不完好、致密； b. 烘烤溫度過(guò)高粘合劑老化脫料； c. 負(fù)極比容量低；d. 正極附料多而負(fù)極附料少； e. 蓋帽漏氣，焊縫漏氣； f. 電解液分解，電導(dǎo)率降低。g電池制造過(guò)程吸水 電池不良工程及成因電池不良工程及成因 :6.爆炸a. 分容柜有缺點(diǎn)呵斥過(guò)充；b. 隔膜閉合效應(yīng)差; c. 內(nèi)部短路; d. 外部短路；7.短路 a. 料塵； b. 裝殼時(shí)裝破