聚合物鋰電池原理特性及安全使用注意事項

1聚合物鋰電池原理、特性及安全使用注意事項NOV21th,2012McNairNewPowerCo.,Ltd2目錄鋰電池認知及原理

鋰電池性能特性鋰電池常見問題鋰電池裝配注意事項鋰電池安全使用注意事項3鋰電池認知及原理4鋰電池認知及原理1、電池認知：

A、電池是一種將電能轉(zhuǎn)換成化學能的一種儲能設(shè)備。常見的電池可分為兩大類；一類為一次性電池（即用完后不能夠再次充電重復利用的電池，常見的有：鋅錳電池、堿性電池等），另一類二次性電池（即用完后可通過再次充電后重復使用的電池，常見的有：鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電電池等）。

B、電池屬于安規(guī)部品。

C、電池的使用必須滿足一定的內(nèi)外部條件并提供足夠的保護。

D、電池的相關(guān)安全認證標準。UL1642/UL2054GB18287IEC61950-1/IEC61950-2UN…….5

Anode(-)LiIonCellCathode(+)SeparatorElectrolyteCell鋰電池認知及原理2、鋰電池原理：

鋰離子電芯的反應(yīng)機理是隨著充放電的進行，鋰離子在正負極之間嵌入和脫出，往返穿梭電芯內(nèi)部而沒有金屬鋰的存在，因此鋰離子電芯更加安全穩(wěn)定。其反應(yīng)示意圖及基本反應(yīng)式如下所示：CELL組成部分6

-+Charge:

Cathode(+):LiCoO2

Li1-xCoO2+xLi++xe-Anode(-):nC+xLi++xe-

LixCnBatteryreaction:LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6鋰電池認知及原理充電反應(yīng)原理及反應(yīng)式7鋰電池構(gòu)造結(jié)構(gòu)圖鋰電池認知及原理8鋰電池性能特性鋰電池認知及原理91、鋰電池優(yōu)缺點：

A、優(yōu)點：

a、電壓高:單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V（電芯電壓最高可充到4.2V），是Ni-Cd、Ni-H電池的3倍.

b、比能量大:目前能達到的實際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達到150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。

c、循環(huán)壽命長：一般均可達到500次以上,甚至1000次以上，磷酸鐵鋰的可以達到2000次以上。對于小電流放電的電器,電池的使用期限，將倍增電器的競爭力。鋰電池性能特性10

d、安全性能好：無公害,無記憶效應(yīng).作為Li-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素：部分工藝（如燒結(jié)式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”，嚴重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。e、自放電?。菏覝叵鲁錆M電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。

f、可快速充放電：充電30分鐘容量可以達到標稱容量的80%以上，現(xiàn)在磷鐵電池可以達到10分鐘充電到標稱容量的90%。

g、工作溫度范圍高：工作溫度為-25~55°C，隨著電解液和正極的改進，期望能擴寬到-40~70°C。鋰電池性能特性11B、缺點：：a、衰衰老老：：與其其它它充充電電電電池池不不同同，，鋰鋰離離子子電電池池的的容容量量會會緩緩慢慢衰衰退退，，與與使使用用次次數(shù)數(shù)無無關(guān)關(guān)，，而而與與溫溫度度有有關(guān)關(guān)。?？煽赡苣艿牡臋C機制制是是內(nèi)內(nèi)阻阻逐逐漸漸升升高高，，所所以以，，在在工工作作電電流流高高的的電電子子產(chǎn)產(chǎn)品品更更容容易易體體現(xiàn)現(xiàn)。。用用鈦鈦酸酸鋰鋰取取代代石石墨墨似似乎乎可可以以延延長長壽壽命命。。儲儲存存溫溫度度與與容容量量永永久久損損失失速速度度的的關(guān)關(guān)系系：：充電電電電量量儲儲存存溫溫度度0℃℃儲存存溫溫度度25℃℃儲存存溫溫度度40℃℃儲存存溫溫度度60℃℃40％～～60％2％/年4％/年15％/年25％/年100％6％/年20％/年35％/年80％/6月b、不不耐耐受受過過充充：：過充充電電時時，，過過量量嵌嵌入入的的鋰鋰離離子子會會永永久久固固定定于于晶晶格格中中，，無無法法再再釋釋放放，，可可導導致致電電池池壽壽命命短短及及產(chǎn)產(chǎn)氣氣造造成成氣氣鼓鼓。。鋰電池性性能特性性12c、不耐受受過放：：過放電時時，電極極脫嵌過過多鋰離離子，可可導致晶晶格坍塌塌，從而而縮短壽壽命及產(chǎn)產(chǎn)氣造成成氣鼓。。d、需要多多重保護護機制：：由于錯誤誤使用會會減少壽壽命，甚甚至可能能導致爆爆炸，所所以，鋰鋰離子電電池設(shè)計計時增加加了多種種保護機機制。保護電路路：防止過充充、過放放、過載載、過熱熱。排氣孔：：避免電池池內(nèi)部壓壓強過大大。隔膜特性性：有較高的的抗穿刺刺強度，，防止內(nèi)內(nèi)部短路路；在電電池內(nèi)部部溫度過過高時還還能能融化，，阻止鋰鋰離子通通過，阻阻滯電池池反應(yīng)，，升高內(nèi)內(nèi)阻(至2kΩ)。鋰電池性性能特性性132、鋰電池池的危險險性：鋰離子電電池在擁擁有優(yōu)越越的性能能的反面面，也有有幾個危危險性：：A、過充電電時鋰金金屬析鋰鋰到電極極與電極極間，產(chǎn)產(chǎn)生短路路，會有有破裂，，冒煙，，起火的的危險。。B、如果過過充電的的話，電電壓會上上升到4.6V／cell以上，元元件達到到熱爆炸炸的狀態(tài)態(tài)，從而而發(fā)生破破裂，冒冒煙，起起火的危危險。C、因為為電氣容容量大內(nèi)內(nèi)部電阻阻低，所所以外部部短絡(luò)時時通過大大的電流流，電池池內(nèi)部達達到熱爆爆炸的狀狀態(tài)，從從而發(fā)生生破裂，，冒煙，，起火的的危險。。D、因為電電解液使使用了有有機溶劑劑所以有有燃燒的的可能性性。鋰電池性性能特性性14鋰電池性性能特性性鋰電池常常見問題題鋰電池認認知及原原理15鋰電池常常見問題題聚合物鋰鋰離子電電池生產(chǎn)產(chǎn)及使用用過程中中可能出出現(xiàn)的問問題：1、氣脹和和漏液2、掉電3、容量不足4、無電壓/無法充放電5、外觀不良6、尺寸超標7、其他16鋰電池性能特特性鋰電池常見問問題鋰電池裝配注注意事項鋰電池認知及及原理17鋰電池裝配注注意事項1、電池裝配前前準備事項：：A：所有作業(yè)人人員要戴好棉棉手套及靜電電環(huán)；保持臺臺面整潔無任任何尖銳物；；B：作業(yè)臺面最最好要用絨布布鋪平整,無任何其它與與作業(yè)無關(guān)的的物質(zhì)；C：在轉(zhuǎn)用時電電池擺放整齊齊有序，不能能有堆積與碰碰撞電池及劃劃傷表面鋁塑塑膜；D：所有焊接電電池使用的恒恒溫烙鐵溫度度都必須控制制在350±10℃，焊接時間小于于5S；18鋰電池裝配注注意事項2、電池檢測操操作過程中注注意事項：A：所有作業(yè)員員在測試電壓壓、內(nèi)阻時不不能將電池的的極耳或引線線進行短路；；B:進行剪電池極極耳或引線時時剪刀不能碰碰傷電池表面面任何地方；；C：在電池下拉拉的時要輕拿拿輕放，避免免對電池造成成損傷；D：所有電池在在進行焊接PCBA的時要防止烙烙鐵碰到保護護板的任何元元件或電池表表面鋁塑膜上上；在焊接引引線的時烙鐵鐵不能燙傷電電池引線;電池的正負極極不能焊反；；E:在進行電池功功能測試時,不能將電池的的正負極接反反,更不能將電池池的正負極短短路；19鋰電池裝配注注意事項3、電池與整機機組裝注意事事項:A：全檢所有電電池外觀,在確保電池外外觀良好的情情況下才進行行組裝；B:電池在進行組組裝前要將每每個電池作好好絕緣措施,防止電池在組組裝過程中發(fā)發(fā)生短路；C:所有電池組組裝后都要要進行確認認檢查電池池表面有無無損傷，有有無被擠壓壓，有無將將電池正負負極接反等等，確保每每個電池組組裝后的有有一定的的的空間(3MM以上)；D:電池組裝后后不能有電電池晃動或或不固定的的現(xiàn)象，電電池在整機機內(nèi)不能有有接觸、靠靠近產(chǎn)生高高溫器件或或裸露導電電引線相接接觸；E:電池組裝周周圍位置必必須平整無無尖銳狀物物品相接觸觸；F:電池組裝后后非試驗品品嚴禁跌落落，跌落后后電池不能能以良品使使用；G:整機維修時時建議將電電池取下，，避免因操操作不當損損傷電池。。20鋰電池性能能特性鋰電池常見見問題鋰電池裝配配注意事項項鋰電池安全全使用注意意事項鋰電池認知知及原理21鋰電池安全全使用注意意事項1、充電：A、充電電流流：充電電流不不得超過產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格書書中規(guī)定的的最大充電電電流。使使用高于推推薦值電流流充電將可可能引起電電芯的充放放電性能、、機械性能能和安全性性能的問題題，并可能能會導致發(fā)發(fā)熱或泄漏漏。B、充電電壓壓：充電電壓不不得超過產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格書書中規(guī)定的的充電電壓壓（4.2V/電芯）。充充電電壓絕絕對不能超超過產(chǎn)品規(guī)規(guī)格書中規(guī)規(guī)定最高的的極限充電電電壓。充充電器的設(shè)設(shè)計應(yīng)滿足足這個條件件。充電電壓高高于充電極極限電壓值值時，將可可能引起電電芯的充放放電性能、、機械性能能和安全性性能的問題題，可能會會導致發(fā)熱熱或泄漏并并引起安全全問題。C、充電溫度度：電池必須須在產(chǎn)品規(guī)規(guī)格書指定定的環(huán)境溫溫度范圍內(nèi)內(nèi)進行充電電。D、禁止反向向充電：正確連接電電池的正負負極，嚴禁禁反向充電電。若電池池正負極接接反，將無無法對電芯芯進行正常常充電。同同時，反向向充電會降降低電芯的的充放電性性能、安全全性，并會會導致發(fā)熱熱、泄漏。。22鋰電池安全全使用注意意事項2、放電：A、放電電流流：放電電流不不得超過本本產(chǎn)品規(guī)格格書規(guī)定的的最大放電電電流，大大電流放電電會導致放放電芯容量量劇減并導導致過熱等等一系列問問題。B、放電溫度度：電芯必須在在產(chǎn)品規(guī)格格書中指定定的環(huán)境溫溫度范圍內(nèi)內(nèi)進行放電電。C、過放電：：需要注意的的是，在電電芯長期未未使用期間間，它可能能會用其自自放電特性性而處于某某種過放電電狀態(tài)。為為防止過放放電的發(fā)生生，電芯應(yīng)應(yīng)定期充電電，將其電電壓維持在在3.7V/cell至3.99V/cell之間。過放放電會導致致電芯性能能、電池功功能的喪失失及產(chǎn)氣。。23鋰電池安全全使用注意意事項3、保護電路路模塊（PCM）：電芯/電池包裝應(yīng)應(yīng)配有PCM以正確保護護電芯/電池。PCM應(yīng)具備以下下功能以保保證安全并并防止損壞壞電芯性能能：1）過充電保保護；2）過放電保保護；3）過流保護護，4）短路保護護。A、過充電保保護：當電池中任任一電芯的的電壓達到到最大充電電上限電壓壓時，過充充電保護應(yīng)應(yīng)立刻停止止充電。B、過放電保保護：當電池中任任一電芯的的電壓達到到最小放電電下限電壓壓時，過放放電保護應(yīng)應(yīng)立刻停止止放電。C、過流保護護：當電池在充充電或者放放電過程中中，經(jīng)過電電路的電流流高于過流流保護電流流時，過流流保護應(yīng)立立刻停止充充電或者放放電功能。。D、短路保護護：當電池在充充電或者放放電過程中中，外部電電路發(fā)生短短路時，短短路保護應(yīng)應(yīng)立刻停止止充電或者者放電功能能。24鋰電池安全全使用注意意事項4、貯存A、電芯儲存存溫度必須須在產(chǎn)品規(guī)規(guī)格書指定定的環(huán)境底底下進行。。長期存儲電電池（超過過3個月）須須置于溫度度為23±5℃℃、濕度為65±20％RH。貯存電壓壓為3.7V~3.99V，貯存電量量為50%~70%。B、電池存儲儲超過六個個月后，需需對電池進進行充放電電循環(huán)保養(yǎng)養(yǎng)，避免電電池壽命縮縮短。C、當電池存存儲在主機機里，且主主機沒有硬硬關(guān)機的情情況下，需需三個月對對電池進行行充電一次次，避免由由于主機枆枆電而造成成電池過放放，電池壽壽命縮短。。25鋰電池安全全使用注意意事項5、電芯操作作注意事項項：由于電芯屬屬于軟包裝裝（鋁塑膜膜包裝），，為保證電電芯的性能能不受損害害，必須小小心對電芯芯進行操作作。A、鋁箔包裝裝材料易被尖銳部部件刺損，，諸如鎳片片，尖針。。禁止用尖銳銳部件碰撞撞電池；取放電芯時時，請修短短指甲或戴戴上手套；；應(yīng)清潔工作作環(huán)境，避避免有尖銳銳物體存在在！B、頂側(cè)封邊邊：頂側(cè)封邊非非常容易受受到損害。。禁止彎折頂頂側(cè)封邊?。?6鋰電池安全全使用注意意事項C、折邊:折邊在電池池生產(chǎn)過程程中已完成成，并通過過了密封測測試。禁止打開或或破壞折邊邊！D、極耳:極片的機械械強度并非非異常堅固固，特別是是鋁極耳.禁止多次彎彎折極耳！27鋰電池安全全使用注意意事項E、機械撞擊:禁止墜落、、沖擊、彎彎折、損壞壞電芯電池！禁止止將已用背背膠粘在主主機上的電電池用力拆拆下！拆下下的電池禁禁止使用??！F、短路路:任何何時時候候禁禁止止有有短短路路！28鋰電電池池安安全全使使用用注注意意事事項項6、其其它它安安全全使使用用注注意意事事項項：：A、防止止電電池池包包裝裝內(nèi)內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生生短短路路:引線線與與電電芯芯之之間間要要有有足足夠夠的的絕絕緣緣層層以以保保證證絕絕對對安安全全。。外外殼殼內(nèi)內(nèi)不不得得有有任任何何短短路路發(fā)發(fā)生生，，以以防防止止冒冒煙煙或或著著火火。。B、嚴禁禁拆拆卸卸電電芯芯:a、在在任任何何情情況況下下不不得得拆拆卸卸電電芯芯，，拆拆卸卸電電芯芯可可能能會會導導致致內(nèi)內(nèi)部部短短路路，，進進而而引