鋰電池工作原理課件

鋰離子電池的工作原理

及安全性2019年8月鋰離子電池的工作原理

及安全性1目錄鋰離子電池的工作原理及組成鋰離子電池的性能及測試影響鋰離子電池安全性的因素改善電池安全性的措施和方法目錄鋰離子電池的工作原理及組成218650電池示意圖隔膜正極負(fù)極安全閥電解液18650電池示意圖隔膜正極負(fù)極安全閥電解液3

鋰離子電池的工作原理Li++6C+eLiC6LiMO2MO2+Li++e鋰離子電池的工作原理Li++6C+eLiC6LiM4鋰電制作的一般流程配漿涂布輥壓裝配注液化成檢測出貨鋰電制作的一般流程配漿涂布輥壓裝配注液化成檢測出貨5如何評價鋰離子電池安全性:短路,過充,熱沖擊穩(wěn)定性:循環(huán)和存儲容量:電池的重量能量比和體積能量比如何評價鋰離子電池安全性:短路,過充,熱沖擊6鋰離子電池的測試安全性:外短路,針刺,過充,熱沖擊.穩(wěn)定性:循環(huán)500次和存儲性能.電化學(xué)性能:容量,不同倍率電流放電性能，高低溫放電等.可靠性測試:振動,撞擊,跌落,擠壓.鋰離子電池的測試安全性:外短路,針刺,過充,熱沖擊.7不同倍率電池放電性能不同倍率放電容量相近不同倍率電池放電性能不同倍率放電容量相近8不同溫度下的電池放電特性1Cat55oC

1Cat25oC

0.5Cat-20oC

不同溫度下的電池放電特性1Cat55oC1Cat29鋰電池安全性由于能量密度較高,鋰電較容易發(fā)生安全性事故.在使用鋰電過程中,除要求電芯本身要安全可靠外,成品電池要有保護(hù)線路板.鋰電池安全性由于能量密度較高,鋰電較容易發(fā)生安全性事故.10國際上有關(guān)鋰電池爆炸的報道2019年全球共有一百二十萬電池和電池組被招回國際上有關(guān)鋰電池爆炸的報道2019年全球共有一百二十萬電池和11影響鋰離子電池安全性

的內(nèi)部因素(1)材料:正極材料:LiCoO2的熱穩(wěn)定性及其與電解液反應(yīng)活性負(fù)極材料的穩(wěn)定性及配比電解液的組成隔膜的選擇材料體系影響整個電池的過充和熱穩(wěn)定性影響鋰離子電池安全性

的內(nèi)部因素(1)材料:12影響鋰離子電池安全性

的內(nèi)部因素(2)電池結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性工藝電池制作的過程控制:極片毛刺,極粉脫落,卷繞對位.不良電池的篩選內(nèi)短路:微短路,結(jié)構(gòu)性內(nèi)短路影響鋰離子電池安全性

的內(nèi)部因素(2)電池結(jié)構(gòu)13微短路主要由正負(fù)極片上微粉或凸點(diǎn)刺穿隔膜,引起電芯內(nèi)部短路造成.輕微的將造成自放電率高嚴(yán)重的將造成電池爆炸極粉刺穿隔膜造成電池爆炸微短路主要由正負(fù)極片上微粉或凸點(diǎn)刺穿隔膜,引起電芯內(nèi)部短路14極粉內(nèi)短路內(nèi)層負(fù)極片掉粉刺穿隔膜,造成電芯鼓脹極粉內(nèi)短路內(nèi)層負(fù)極片掉粉刺穿隔膜,造成電芯鼓脹15電芯內(nèi)部短路主要由于電芯極耳過長,與極片或與殼體接觸造成短路.或極耳壓迫卷芯,導(dǎo)致正負(fù)極短路.引起電芯發(fā)燙,嚴(yán)重時會導(dǎo)致爆炸.電芯內(nèi)部短路主要由于電芯極耳過長,與極片或與殼體接觸造成短16過充電(電壓)外短路過溫:150度30分鐘以上幾種情況均有可能導(dǎo)致電池發(fā)生安全性事故影響鋰離子電池安全性

的外部因素過充電(電壓)影響鋰離子電池安全性

的外部因素17如何防范電池出現(xiàn)安全問題(1)針對電池的內(nèi)短路主要從以下幾個方面解決電池結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化在關(guān)鍵工序使用自動化設(shè)備和改善工夾具通過嚴(yán)格存儲條件篩除微短路和內(nèi)短路電芯同時材料體系的穩(wěn)定性也有助于安全性的改善.如何防范電池出現(xiàn)安全問題(1)針對電池的內(nèi)短路主要從以下幾個18微短路和內(nèi)短路電芯的篩除

自放電嚴(yán)重的電芯有安全隱患半荷電電芯,正常情況下,開路電壓大約1個月壓降為15-20mV,2個月的壓降為25-35mV,

半年壓降為50-60mV.

通過嚴(yán)格存儲條件,可把有微短路和內(nèi)短路隱患的電芯篩除.微短路和內(nèi)短路電芯的篩除自放電嚴(yán)重的電芯有安全隱患19如何防范電池出現(xiàn)安全問題(2)針對外短路,過充，和熱穩(wěn)定性主要從電池的材料體系來解決正負(fù)極材料的的選擇和處理電解液組成及添加劑提高電池本身穩(wěn)定性和安全性.如何防范電池出現(xiàn)安全問題(2)針對外短路,過充，和熱穩(wěn)定性20過充安全性主要與電芯正極材料有關(guān).LiCoO2在>4.2V時,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定并放出氧氣.同時電解液在>4.2V時分解,與LiCoO2反應(yīng)產(chǎn)生大量熱.導(dǎo)致電芯內(nèi)壓急劇升高發(fā)生爆炸.過充安全性主要與電芯正極材料有關(guān).LiCoO2在>4.221正負(fù)極材料的選擇和二次處理選擇安全性和穩(wěn)定性較好的正負(fù)極材料對比表面較大的材料采取二次處理的方式,以降低正負(fù)極材料的反應(yīng)活性.其好處是明顯的正負(fù)極材料的選擇和二次處理選擇安全性和穩(wěn)定性較好的正負(fù)極材料22電解液的添加劑改善電池的穩(wěn)定性:提高電池的循環(huán)性和存儲性改善電池的過充安全性提高電芯的高，低溫性能.電解液的添加劑改善電池的穩(wěn)定性:提高電池的循環(huán)性和存儲性23小結(jié)鋰離子電池是高能量,長壽命的移動能源.但有一定安全隱患.評價鋰離子電池優(yōu)主要從三個方面:安全性,穩(wěn)定性,和體積容量.鋰離子電池性能取決與材料,設(shè)計和工藝控制鋰離子電池的安全性問題是一個綜合性問題,要從電池材料體系，結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝控制等方