鋰離子電池生產(chǎn)基礎(chǔ)知識(shí)

鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí)(二）時(shí)間：2010-9-71教程大綱1、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)21、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.txt3什么叫鋰離子電池？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。42、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)。5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)

63、應(yīng)用領(lǐng)域Li-ionBattery74、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）8方（角）形鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖9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10軟包包裝裝鋰鋰離離子子電電池池結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖11鋰離離子子電電池池結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)————正正極極正極極基基體體：：鋁鋁箔箔（（約約0.020mm厚厚)正極極物物質(zhì)質(zhì)：：鈷鈷酸酸鋰鋰+碳碳黑黑+PVDF正極極集集流流體體：：鋁鋁帶帶（（約約0.1mm厚厚））12鋰離離子子電電池池結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)————負(fù)負(fù)極極負(fù)極極基基體體：：銅銅箔箔（（約約0.015mm厚厚)負(fù)極極物物質(zhì)質(zhì)：：石石墨墨+CMC+SBR負(fù)極極集集流流體體：：鎳鎳帶帶（（約約0.07mm厚厚））13鋰離離子子電電池池結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)————隔隔膜膜材質(zhì)質(zhì)：：單單層層PE（（聚聚乙乙烯烯））或或者者三層層復(fù)復(fù)合合PP（（聚聚丙丙烯烯））+PE+PP厚度度：：單單層層一一般般為為0.016～～0.020mm三層層一一般般為為0.020～～0.025mm14鋰離離子子電電池池結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)————電電解解液液性質(zhì)質(zhì)：：無色色透透明明液液體體，，具具有有較較強(qiáng)強(qiáng)吸吸濕濕性性。。應(yīng)用用：：主要要用用于于可可充充電電鋰鋰離離子子電電池池的的電電解解液液，，只只能能在在干干燥燥環(huán)環(huán)境境下下使使用用操操作作（（如如環(huán)環(huán)境境水水分分小小于于20ppm的的手手套套箱箱內(nèi)內(nèi)））。。規(guī)格格：：溶劑劑組組成成DMC:EMC:EC=1:1:1（（重重量量比比））LiPF6濃濃度度1mol/l質(zhì)量量指指標(biāo)標(biāo)：：密度度（（25℃℃））g/cm31.23±±0.03水分分（（卡卡爾爾費(fèi)費(fèi)休休法法））≤≤20ppm游離離酸酸（（以以HF計(jì)計(jì)））≤≤50ppm電導(dǎo)導(dǎo)率率（（25℃℃））10.4±±0.5ms／／cm155、、液液態(tài)態(tài)鋰鋰離離子子電電池池生生產(chǎn)產(chǎn)工工藝藝流流程程配料料卷繞繞注液液檢測測包包裝裝拉漿漿制片片化成成激光光焊焊裁片片16配料料工工藝藝流流程程正極極干干粉粉處處理理正極極篩篩漿漿料料正極極混混干干粉粉正極極真真空空攪攪拌拌負(fù)極極干干粉粉處處理理負(fù)極極真真空空攪攪拌拌負(fù)極極篩篩粉粉負(fù)極極攪攪拌拌負(fù)極極篩篩漿漿料料正極極拉拉漿漿負(fù)極極拉拉漿漿正極極負(fù)極極17拉漿漿工工藝藝流流程程送帶帶上漿漿正、、負(fù)負(fù)極極漿漿料料正、、負(fù)負(fù)極極裁裁片片烘烤烤收帶帶18裁片片工工藝藝流流程程正極極裁裁大大片片正極極劃劃線線刮刮粉粉正極極片片輥輥切切負(fù)極裁大大片負(fù)極稱重重分檔負(fù)極劃線線刮粉負(fù)極片輥輥切正極稱重重分檔負(fù)極吸塵塵正極制片片負(fù)極制片片19制片工藝藝流程正極真空空烘烤正極吸塵塵正極片輥輥壓負(fù)極真空空烘烤負(fù)極吸塵塵負(fù)極片輥輥壓負(fù)極貼膠紙正極焊極極耳負(fù)極焊極極耳卷繞卷繞正極貼膠膠紙正極吸塵塵負(fù)極沖壓極耳耳20卷繞工藝藝流程卷繞貼底部膠膠紙壓芯入殼正、負(fù)極極片配片隔膜隔膜裁剪剪測短路套絕緣片片并固定定負(fù)、正極極耳點(diǎn)點(diǎn)焊離心入殼殼測短路壓蓋帽激光焊底部超聲焊鋁鎳復(fù)合合帶21激光焊工工藝流程程上夾具稱重分級級激光焊接接注液全檢內(nèi)阻全檢氣密性22注液工藝藝流程真空烘烤烤稱重注液化成貼膠紙?zhí)啄z圈擦洗23化成工藝藝流程高溫烘烤烤分容化成測電壓、、貼不干干膠，半半成品入入庫清洗壓鋼珠高溫貯存存自檢電壓鋁鎳復(fù)合合片點(diǎn)焊焊24檢測包裝裝工藝流流程充電反充電放電客戶裝盒、包包裝全檢電壓清洗全檢內(nèi)阻全檢尺寸256、液態(tài)態(tài)鋰離子子電池生生產(chǎn)所用用設(shè)備真空攪拌拌機(jī)拉漿機(jī)（（涂布機(jī)機(jī)）裁切機(jī)輥壓機(jī)卷繞機(jī)激光焊機(jī)機(jī)真空注液液機(jī)化成檢測測柜267、液態(tài)態(tài)鋰離子子電池性性能常規(guī)性能能：容量電電壓內(nèi)內(nèi)阻阻可靠性性性能：循環(huán)壽命命放放電平臺(tái)臺(tái)自自放電貯貯存性能能高低溫性性能安全性能能過充短短路針針刺跌跌落濕濕水低低壓振振動(dòng)27容量電池在一一定放電電條件下下所能給給出的電電量稱為為電池的的容量，，以符號號C表示示。常用用的單位位為安培培小時(shí)，，簡稱安安時(shí)（Ah）或或毫安時(shí)時(shí)（mAh）。。電池的容容量可以以分為理理論容量量、額定定容量、、實(shí)際容容量。理論容量量是把活活性物質(zhì)質(zhì)的質(zhì)量量按法拉拉第定律律計(jì)算而而得的最最高理論論值。為為了比較較不同系系列的電電池，常常用比容容量的概概念，即即單位體體積或單單位質(zhì)量量電池所所能給出出的理論論電量，，單位為為Ah/kg（（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。實(shí)際容量量是指電電池在一一定條件件下所能能輸出的的電量。。它等于于放電電電流與放放電時(shí)間間的乘積積，單位位為Ah，其其值小于于理論容容量。額定容量量也叫保保證容量量，是按按國家或或有關(guān)部部門頒布布的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，保證證電池在在一定的的放電條條件下應(yīng)應(yīng)該放出出的最低低限度的的容量。。28電壓開路電壓壓電池在開開路狀態(tài)態(tài)下的端端電壓稱稱為開路路電壓。。電池的的開路電電壓等于于電池的的正極的的還原電電極電勢勢與負(fù)極極電極電電勢之差差。工作電壓壓工作電壓壓指電池池接通負(fù)負(fù)載后在在放電過過程中顯顯示的電電壓，又又稱放電電電壓。。在電池池放電初初始的工工作電壓壓稱為初初始電壓壓。電池在接接通負(fù)載載后，由由于歐姆姆電阻和和極化過過電位的的存在，，電池的的工作電電壓低于于開路電電壓。29內(nèi)阻電流通過過電池內(nèi)內(nèi)部時(shí)受受到阻力力，使電電池的電電壓降低低，此阻阻力稱為為電池的的內(nèi)阻。。電池的內(nèi)阻不不是常數(shù)，在在放電過程中中隨時(shí)間不斷斷變化，因?yàn)闉榛钚晕镔|(zhì)的的組成、電解解液濃度和溫溫度都在不斷斷地改變。電池內(nèi)阻包括括歐姆內(nèi)阻和和極化內(nèi)阻，，極化內(nèi)阻又又包括電化學(xué)學(xué)極化與濃差差極化。內(nèi)阻阻的存在，使使電池放電時(shí)時(shí)的端電壓低低于電池電動(dòng)動(dòng)勢和開路電電壓，充電時(shí)時(shí)端電壓高于于電動(dòng)勢和開開路電壓。歐姆電阻遵守守歐姆定律；；極化電阻隨隨電流密度增增加而增大，，但不是線性性關(guān)系，常隨隨電流密度的的對數(shù)增大而而線性增大。。30循環(huán)壽命電池在完全充充電后完全放放電，循環(huán)進(jìn)進(jìn)行，直到容容量衰減為初初始容量的75%，此時(shí)時(shí)循環(huán)次數(shù)即即為該電池之之循環(huán)壽命循環(huán)壽命與電電池充放電條條件有關(guān)鋰離子電池室室溫下1C充充放電循環(huán)壽壽命可達(dá)300-500次（行業(yè)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)），最高高可達(dá)800-1000次。31放電平臺(tái)鋰離子電池完完全充電后，，放電至3.6V時(shí)的容容量記為C1，放電至3.0V時(shí)的容容量記為C0，C1/C0稱為該電池之之放電平臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1C放電平臺(tái)為為70%以上上，我們現(xiàn)在在可以作到83%-85%放電平臺(tái)對手手機(jī)電池使用用效果影響最最大，關(guān)系到到手機(jī)通話的的聲音清晰度度32自放電電池完全充電電后，放置一一個(gè)月。然后后用1C放電電至3.0V，其容量記記為C2；電池初始容容量記為C0；1-C2/C0即為該電池之之月自放電率率行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋰離離子電池月自自放電率小于于12%，我我們可以做到到6%-8%電池自放電與與電池的放置置性能有關(guān)，，其大小和電電池內(nèi)阻結(jié)構(gòu)構(gòu)和材料性能能有關(guān)33記憶效應(yīng)記憶效應(yīng)是針針對鎳鎘電池池而言的，由由于傳統(tǒng)工藝藝中負(fù)極為燒燒結(jié)式，鎘晶晶粒較粗，如如果鎳鎘電池池在它們被完完全放電之前前就重新充電電，鎘晶粒容容易聚集成塊塊而使電池放放電時(shí)形成次次級放電平臺(tái)臺(tái)。電池會(huì)儲(chǔ)儲(chǔ)存這一放電電平臺(tái)并在下下次循環(huán)中將將其作為放電電的終點(diǎn)，盡盡管電池本身身的容量可以以使電池放電電到更低的平平臺(tái)上。在以以后的放電過過程中電池將將只記得這一一低容量。同同樣在每一次次使用中，任任何一次不完完全的放電都都將加深這一一效應(yīng)，